Geri Dön

Dielektrik kaplamalar için genel empedans sınır koşulları ve tahribatsız muayenede uygulanması

Generalized impedance boundary conditions for dielectric coatings and its application in non-destructive testing

PDF İndir

  1. Tez No: 332833
  2. Yazar: BİROL ASLANYÜREK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜLYA ŞAHİNTÜRK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Matematik, Mathematics
  6. Anahtar Kelimeler: Saçılma problemleri, genelleştirilmiş empedans sınır koşulları, ince kaplamalar, Newton-Raphson yöntemi, elektromagnetik dalgalar, Scattering problems, generalized impedance boundary conditions, thin coatings, Newton-Raphson method, electromagnetic waves
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Matematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 159

Özet

Bu tezin amacı, mükemmel elektrik ya da magnetik iletken bir cismin üzerine yerleştirilmiş değişken kalınlıklı ince dielektrik kaplamaları modelleyen Genelleştirilmiş Empedans Sınır Koşulları (GIBC) türetmektir. Bu kaplanmış cisimler için elektromagnetik saçılma problemi hem TM hem de TE polarizasyonlarında iki boyutlu olarak ele alınarak, kaplama kalınlığına göre üçüncü mertebeye kadar GIBC ifadeleri elde edilmiştir. Kaplamanın malzeme özellikleriyle birlikte eğrilik, kalınlık gibi geometrik özelliklerini de taşıyan bu ifadeleri türetmek için“ölçeklendirilmiş asimptotik açılımlar”denilen bir yaklaşım buradaki probleme uyarlanmıştır.Tezin ikinci aşamasında, GIBC ifadelerinin geçerliliğini göstermek için ilgili düz saçılma problemi, uygun varyasyonel formüller yazılarak sonlu elemanlar yöntemiyle çözülmüştür. Ayrıca, kaplamanın iç yüzeyi üzerinde köşe tekillikleri bulunması durumuna özel bir önem verilmiş ve bu durum için varyasyonel formüller yeniden düzenlenmiştir. Simülasyon sonuçları göstermektedir ki; üçünçü mertebe yaklaşıklık kullanıldığında, sadece regüler yüzeylere sahip kaplamalar için değil aynı zamanda iç yüzeyinde köşe tekillikleri bulunan kaplamalar için geliştirilen sonlu elemanlar yöntemi, kalınlığı gelen dalganın dalga boyunun onda birinden küçük olan kaplamalar için, hem Dirichlet hem de Neumann durumlarında iyi sonuçlar üretmektedir.xviiTezin son aşamasında ise, şekli bilinmeyen mükemmel elektrik (magnetik) iletken bir cisim üzerindeki ince dielektrik kaplamanın kalınlık değişiminin belirlenmesine dair ters saçılma problemi ele alınmıştır. GIBC ifadelerinin içinden kalınlık fonksiyonunu çekmek için öncelikle yine GIBC ifadelerinde yer alan toplam alan ve toplam alanın normal ve teğetsel türevlerini hesaplamak gerekir. Tek-katmanlı potensiyel gösterimi aracılığıyla ölçülmüş data kaplama yüzeyine kadar analitik devam ettirilerek, GIBC ifadelerinde geçen bu alanlar elde edilmiştir. Sonrasında ise kaplama kalınlığı için karşılaşılan nonlineer diferansiyel denklem sistemleri, kalınlık fonksiyonu bir üssel seriye açılarak, Newton-Raphson yöntemiyle iteratif olarak çözülmüştür. Sunulan bu yaklaşımın doğruluk ve geçerliliği çeşitli sayısal örneklerle gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

The aim of this thesis is to derive the Generalized Impedance Boundary Conditions(GIBC) that model thin dielectric coatings with variable width located on a perfect electric or magnetic conducting object. By being treated the 2-D electromagnetic scattering problem for both TM and TE polarizations related to these coated objects, the expressions of the GIBCs are obtained up to the third order with respect to the coating width. In order to derive these expressions including material and geometrical (such as curvature and thickness) properties of the coating, so-called scaled asymptotic expansions are adapted to the problem dealed here. In the second stage of the thesis, in order to show the validation of the GIBC expressions, the direct scattering problem is solved through the finite element method by arranging suitable variational formulas. Additionally, particular attention is given to the cases where the inner boundary has corner singularities and the variational formulas are rearranged. The numerical simulations illustrate that the method developed for the coatings having not only smooth boundaries but also innerboundaries with corner singularities is very effective for the coatings having thicknesses less than one tenth of the wavelength of incident wave when the third order approximation is used, for both Dirichlet and Neumann type object cases.xixIn the last stage of the thesis, we deal an inverse scattering problem whose aim is to determine the thickness variation of a dielectric thin coating located on a perfect electric (magnetic) conducting structure of unknown shape. In order to determine the thickness function in the expression of the GIBCs, it is first required to calculate total field and its normal and tangential derivatives appearing in the GIBCs. These required fields appearing in the GIBCs are obtained by the analytical continuation of the measured data to the coating surface through the single layer potential representation. Then, the resulting system of non-linear differential equations for the unknown coating thickness is solved iteratively via the Newton-Raphson method byexpanding the thickness function in a series of exponentials. The validation and accuracy of the approach presented here are illustrated through several numerical examples.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    533909

    Optimization of optical and electrochemical properties of PANI, PEDOT conducting polymers to design electrochromic device

    PANI, PEDOT iletken polimerin elektrokromik cihaz tasarımı için optik ve elektrokimyasal özelliklerinin optimizasyonu

    İSMAİL BÜTÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ESRA ÖZKAN ZAYİM

  2. Tez No

    566103

    Alüminyum plaka yüzeyinin mikro ark oksidasyon yöntemiyle nano boyutlu ZrO2 tanecik hapsedilmiş Al2O3 kaplanması ve dielektrik özelliklerinin incelenmesi

    Coating of the nano-dimensional ZrO2 embedded Al2O3 layer with micro arc oxidation method on the aluminium plate and investigation of the dielectric properties of these layer

    ONUR ÇETİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI

  3. Tez No

    305911

    Görünür bölge ve yakın kırmızı altı bölgesi için dielektrik ayna tasarımı, hazırlanması ve karakterizasyonu

    Designing, preparation and characterization of dielectric mirrors for visible and near infrared region

    GÜLSÜM GÜNDOĞDU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. ÖZLEM DUYAR COŞKUN

  4. Tez No

    873370

    İnce film süperkapasitörün üretimi ve dielektrik karakterizasyonu

    Production and dielectric characterization of thin film supercapacitor

    DENİZ BOZOĞLU PARTO

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DENİZ ULUTAŞ

    PROF. DR. HÜSEYİN DELİGÖZ

  5. Tez No

    849683

    Metal oxide nanoparticle coatings for enhanced mechanical and chemical properties of glass fibers

    Cam elyafların gelişmiş mekanik ve kimyasal özellikleri için metal oksit nanopartikül kaplamalar

    ARDA KURUCU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BÜLEND ORTAÇ

    DOÇ. DR. MUSTAFA ORDU

Geri Dön