Geri Dön

Finite element modeling of electromagnetic radiation/scattering problems by domain decomposition

Elektromanyetik ışınım/saçılım problemlerinin bölge ayrışımlı sonlu elemanlar yöntemiyle modellenmesi

  1. Tez No: 199075
  2. Yazar: ÖZLEM ÖZGÜN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA KUZUOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Elektromanyetik Işınım/Saçılım, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Bölge Ayrışım Yöntemi, Tamamen Eşlenmiş Katman, Electromagnetic Radiation/Scattering, Finite Element Method, Domain Decomposition Method, Perfectly Matched Layer
  7. Yıl: 2007
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 333

Özet

Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY), gelişigüzel şekil ve materyal özelliklerinesahip cisimlerden oluşan açık-bölge elektromanyetik ışınım/saçılım problemleriiçin geçerli olan dalga yayılım denklemlerini çözen güçlü bir sayısal yöntemdir.Yüksek frekans uygulamalarındaki problemlerin SEY ile çözümü sırasında,elektriksel olarak büyük hesaplama bölgeleri, yani çok miktarda bilinmeyenortaya çıkmaktadır. Bu tip problemlerin sayısal olarak çözümü en sonteknolojiye sahip bilgisayarlarda bile mümkün olmamaktadır. Büyük SEYproblemini çözmenin bir yolu, Bölge Ayrışım Yöntemi (BAY)'ne başvurmaktır.BAY, büyük SEY problemini herbiri bağımsız olarak çözülebilen birbirine bağlıçok sayıda alt-probleme ayrıştırmakta ve böylece bellek ihtiyacını da büyükölçüde azaltmaktadır. Bu tezde, iki ve üç boyutlu ışınım/saçılım problemlerininSEY ile çözümü için iki yeni BAY geliştirilmiştir (FB-DDM ve ILF-DDM). Buamaçla, iki boyutlu problemler için üçgen elemanlar kullanan bir SEY programı(FEMS2D); üç boyutlu problemler için ise yüzeyleri üçgen olan dört yüzlü kenarelemanlar kullanan bir SEY programı (FEMS3D) geliştirilmiştir. Işınım/saçılımprobleminin sınırsız bölgesi ve BAY'lerdeki alt-bölgelerin sınırları, soğuran birkatman olan Tamamen Eşlenmiş Katman (TEK) ile sonlandırılmaktadır. TEK,iki yeni yaklaşımla dizayn edilmektedir: Yerel-uyumlu TEK ve Çok-merkezliTEK. Bu yöntemler, hesaplanması zor ve süreksiz eğriliğe sahip şekillerüzerindeki konformal TEK tasarımını mümkün kılan yerel-tanımlı bir komplekskoordinat dönüşümüne dayanmaktadır. Ayrıca, bu yöntemlerin uygulanabilmesiiçin kompleks düğümsel koordinatlara sahip elemanlar kullanılmasına dayanankompleks uzay SEY kavramı sunulmaktadır. BAY'lerin ve TEK yöntemlerininbaşarısı çok sayıda uygulamada sayısal olarak incelenmektedir.

Özet (Çeviri)

The Finite Element Method (FEM) is a powerful numerical method to solvewave propagation problems for open-region electromagnetic radiation/scatteringproblems involving objects with arbitrary geometry and constitutive parameters.In high-frequency applications, the FEM requires an electrically largecomputational domain, implying a large number of unknowns, such that thenumerical solution of the problem is not feasible even on state-of-the-artcomputers. An appealing way to solve a large FEM problem is to employ aDomain Decomposition Method (DDM) that allows the decomposition of a largeproblem into several coupled subproblems which can be solved independently,thus reducing considerably the memory storage requirements. In this thesis, twonew domain decomposition algorithms (FB-DDM and ILF-DDM) areimplemented for the finite element solution of electromagneticradiation/scattering problems. For this purpose, a nodal FEM code (FEMS2D)employing triangular elements and a vector FEM code (FEMS3D) employingtetrahedral edge elements have been developed for 2D and 3D problems,respectively. The unbounded domain of the radiation/scattering problem, as wellas the boundaries of the subdomains in the DDMs, are truncated by the PerfectlyMatched Layer (PML) absorber. The PML is implemented using two newapproaches: Locally-conformal PML and Multi-center PML. These approachesare based on a locally-defined complex coordinate transformation which makespossible to handle challenging PML geometries, especially with curvaturediscontinuities. In order to implement these PML methods, we also introduce theconcept of complex space FEM using elements with complex nodal coordinates.The performances of the DDMs and the PML methods are investigatednumerically in several applications.

Benzer Tezler

  1. Two dimensional modeling of electromagnetic radiation and scattering by spectral element method

    Spektral element methoduyla iki boyutlu elektromanyetik radyasyon ve saçılma modellenmesi

    IBRAHIM MAHARIQ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı

    Prof. Dr. IŞIK HAKAN TARMAN

    PROF. DR. MUSTAFA KUZUOĞLU

  2. Modeling and simulation of electromagnetic problems via the transmission line matrix method

    İletim hattı matrisi yardımı ile elektromanyetik problemlerin modellenmesi ve simülasyonu

    MEHMET ORHAN ÖZYALÇIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERCAN TOPUZ

  3. EM diffraction modeling with numerical methods

    Nümerik metotlarla elektromanyetik kırınım modelleme

    MEHMET ALPER USLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDoğuş Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERCAN TOPUZ

  4. Finite element modeling of electromagnetic scattering problems via hexahedral edge elements

    Elektromanyetik saçılma problemlerinde altıyüzlü kenar elemanları ile sonlu eleman modellemesi

    ASIM EGEMEN YILMAZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA KUZUOĞLU

  5. Numerical evaluation of electromagnetic fields in human body

    Elektromagnetik dalgaların insan vücudu içerisinde dağılımın numerik olarak hesaplanması

    TAMER COŞKUN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1993

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KEMAL ÖZMEHMET