Multiple-precision MLFMA for efficient and accurate solutions of broadband electromagnetic problems
Genişbant elektromanyetik problemlerin verimli ve isabetli çözümü için çoklu-hassasiyetli çok seviyeli hızlı çokkutup yöntemi
- Tez No: 640584
- Danışmanlar: PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK, DOÇ. DR. ÖZGÜR SALİH ERGÜL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Çok seviyeli hızlı çokkutup yöntemi (ÇSHÇY), elektriksel boyutu yüksek ve yüksek sayıda bilinmeyen içeren elektromanyetik problemlerin çözümünde kullanılan popüler bir tam-dalga çözümleyicisidir. Diğer hesaplamalı elektromanyetik çözümleyicilerde olduğu gibi ÇSHÇY'nin daha büyük ve daha ince detaylı problemlere genişletilmesi konusunda araştırmalar devam etmektedir. Bu araştırmalar elektriksel boyutu düşük problemlerde düşük-frekans bozulmasının giderilmesine, büyük problemlerde ise verimin artırılmasına odaklanmaktadır. Yukarıda listelenen problemlerin her ikisini de adresleyen ve ÇSHÇY'nin ağaç yapısına entegre bir çoklu-hassasiyetli aritmetik (ÇHA) yapısı önerilerek doğrulanmıştır. Önerilen çoklu-hassasiyetli ÇSHÇY (ÇH-ÇSHÇY) ile ağaç yapısının her seviyesinde farklı bir makine hassasiyeti tanımlanarak derin ağaç yapısında problemlerin istenen frekans bant genişliklerinde isabetli ve verimli çözümü mümkün olmaktadır. Verilen bir ağaç yapısı için gerekli makine hassasiyetlerinin ve kaydırma operatörünün isabetli hata kontrolü için gerekli harmonik sayılarının belirlenmesi için, özgün bir hata kontrol yöntemi geliştirilmiş ve doğrulanmıştır. Önerilen hata kontrol yöntemi, literatürdeki mevcut çalışmalardan farklı olarak tüm frekanslarda isabetli sonuç vermektedir. Önerilen hata kontrol yöntemi ile birlikte ÇH-ÇSHÇY'nin kabiliyetleri, çok sayıda genişbant ve derin ağaç yapılı saçılım problemlerinde gösterilmiştir. ÇH-ÇSHÇY'nin verimlilik potansiyelini gösterebilmek için tekli-hassasiyetli bir işlemcide ÇHA yapısı donanım seviyesinde uygulanmış, ÇH-ÇSHÇY'nin özellikle düşük hassasiyetli problemlerde doğrusal-üstü hızlanma potansiyeli gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
The multilevel fast multipole algorithm (MLFMA) is a popular full-wave electromagnetic solver that enables the solution of electrically large problems with an extremely large number of unknowns. As with all computational electromagnetics solvers, active research is ongoing to extend the limitations of MLFMA for larger problems with finer geometrical details. For electrically small structures MLFMA suffers from the low-frequency breakdown, while more efficient schemes are required for electrically larger problems. We propose and demonstrate an elegant solution to the aforementioned problems by introducing a multiple-precision arithmetic (MPA) framework to the inherent hierarchical tree structure of MLFMA, dubbed the multiple-precision multilevel fast multipole algorithm (MP-MLFMA). With the introduction of MP-MLFMA we show that a distinct machine precision can be assigned to each level of the tree structure of MLFMA, which enables accurate and efficient solutions of problems with deep tree-structures over arbitrarily large frequency bandwidths. To determine the required machine precisions for a given tree structure, as well as the number of harmonics required for an accurate error control of the translation operator of MP-MLFMA, we introduce and validate a novel error control scheme with accurate design curves that is valid at all frequencies, for the first time in the literature. Combined with the proposed error control scheme, we present the capabilities of MP-MLFMA over a wide range of broadband and deep tree-structure scattering problems. We also illustrate the true potential efficiency of MP-MLFMA, with a simple MPA framework implementation on a single-precision processor. With the hardware-defined implementation, we show the super-linear speed-up potential of MP-MLFMA for low-precisions.
Benzer Tezler
- Investigation of superdirective antenna arrays
Süper yönlendirici anten dizilerinin incelenmesi
YASEMİN BAKTIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEYİT SENCER KOÇ
- A distributed multiprecision cryptographic library design
Dağıtık çok-basamaklı kriptografik kütüphane tasarımı
HÜSEYİN HIŞIL
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. AHMET KOLTUKSUZ
- Sequential large multiplier designs for FPGAs
FPGA'lar için ardışık büyük çarpıcı tasarımları
ALİ ŞENTÜRK
Doktora
İngilizce
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA GÖK
- Kaynak robotlarında eksenel tekrarlanabilirlik testleri ve geçerli kılma çalışmaları
Welding robot validation studies and axial repeatability tests
HALİL TOLGA AYVALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMDİ TAPLAK
- Yönlendirilmiş enerji silahlarının muharebe sahasında kullanımı ve geleceği
The use of directed energy weapons in the battlefield and it's future
RECEP TOKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Savunma ve Savunma TeknolojileriMilli Savunma ÜniversitesiSavunma Yönetimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FAHRİ ERENEL