تحليل عددي مسئله پراكندگي امواج از جسمي با شرط مرزي امپدانسي و مركب از اجزاي متقارن و نامتقارن محوري به روش تجزيه به نواحي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي برق

دكتري

در مسائل پراكندگي امواج الكترومغناطيسي هنگامي كه جسم موردنظر پيچيده و از نظر الكتريكي بزرگ باشد، حل مسئله آن‌قدر زمان‌بر و از نظر محاسباتي هزينه‌بر است كه استفاده از هر دستاويزي را كه به حل ساده‌تر و سريع‌تر مسئله كمك نمايد، توجيه مي كند. پيچيده‌بودن جسم ممكن است حالات مختلفي را شامل شود كه دارا‌بودن هندسه‌ي نامتعارف، جنس خاص و يا دارا‌بودن لايه يا لايه‌هايي از پوشش عايقي به‌عنوان جاذب، نمونه‌هايي از آن هستند. در اين رساله، تمركز بر حل پربازده مسئله‌ي پراكندگي امواج از اجسام بزرگي است كه داراي تركيب خاصي از انواع پيچيدگي‌هاي نامبرده بوده و طيف وسيعي از اهداف راداري را شامل مي‌شوند. از نظر جنس و پوشش عايقي، فرض بر اين است كه جسم يا رساناي الكتريكي كامل (PEC) بوده و يا با سطحي با شرط مرزي امپدانسي(IBC) مي‌توان آن را مدل كرد. همچنين، از نظر هندسي اين اجسام نامتعارف، حداقل در بخشي از ساختارشان، حول يك محور، متقارن و يا اصطلاحاً BoR بوده و در ساير اجزا، بدون تقارن محوري يا اصطلاحاً non-BoR هستند. هنگامي كه يك جزء از جسم داراي هندسه‌اي با تقارن محوري باشد، روش BoR-MoM نسبت به حل ممان معمولي در آن جزء، از نظر محاسباتي بسيار به‌صرفه‌تر است، اما دارابودن اجزاي non-BoR، مانع حل يك‌دست مسئله با اين روش بهينه مي‌شود. در مسئله‌ي موردنظر در اين رساله، بزرگ‌بودن جسم از يك‌سو و دارابودن هندسه‌اي تركيبي از سوي ديگر، ضرورت به‌كار‌بردن روشي در حل مسئله كه برمبناي تجزيه‌ي جسم به اجزاي كوچك‌تر باشد را آشكار مي‌سازد. به‌اين‌منظور، روش تجزيه به نواحي(DDM) روشي شناخته شده است كه علاوه بر فراهم‌آوردن امكان حل با روش‌هاي متنوع در نواحي مختلف جسم، از طريق امكانات و مزايايي مانند پردازش موازي و الگوريتم تكرار بين نواحي، به افزايش سرعت و كاهش حجم حافظه‌ي موردنياز منجر مي‌گردد. در اين رساله تلاش شده است كه براي جسم مركب از اجزاي با و بدون تقارن محوري، با استفاده از روش تجزيه به نواحي بر پايه معادلات انتگرالي، امكان حل متفاوت (BoR-MoM و ممان معمولي با توابع RWG) در دو ناحيه‌ي جسم فراهم گردد، به‌گونه‌اي كه خواص مهم و مزاياي روش تجزيه به نواحي حفظ شود. در گام اول اين كار براي جسم PEC انجام شده و در گام بعدي براي حالت شرط مرزي امپدانسي توسعه داده شده است. در نهايت، در يك گام پيش‌رونده، روش‌هاي توسعه‌يافته در گام‌هاي قبل توسط يك ايده‌ي جديد ارتقا يافته‌اند، تا بازده محاسباتي و سرعت حل مسئله را بيش از پيش بهبود بخشند.

209975

مخابرات ميدان و موج

مهندسي برق و كامپيوتر

دانشگاه صنعتي اصفهان

مجتبي مداح علي، احمد بخت افروز

ابوالقاسم زيدآبادي نژاد، ذاكرحسين فيروزه، مجتبي دهملائيان

محسن مداح علي