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http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8D4LWJ| Tipo: | Dissertação de Mestrado |
| Título: | Investigação de técnicas de condições de contorno para problemas de eletromagnetismo em alta-frequência |
| Autor(es): | Junia Taíze Santos Roberto Compart |
| Primeiro Orientador: | Jaime Arturo Ramirez |
| Primeiro Coorientador: | Ana de Oliveira Rodrigues |
| Resumo: | O objetivo principal deste trabalho é desenvolver um estudo crítico sobre a utilização de condições de contorno absorventes (CCA) para problemas de espalhamento de campos eletromagnéticos em alta-freqüência em domínios bidimensionais fechados. Em particular,pretende-se investigar a precisão e a facilidade de implementação de dois conjuntos de métodos; o primeiro, constituído por condições analíticas, entre as quais, Mur, Trefethen e Higdon, o segundo, formado por condições absorventes, com destaque para a técnica de Berenger, ou técnica da camada perfeitamente casada. Utilizou-se o método de diferenças finitas no domínio do tempo (FDTD) como técnica numérica para resolver o problema de espalhamento de campos eletromagnéticos e implementação das condições de contorno.O modelo utilizado para a avaliação dos resultados foi um domínio bidimensional preenchido com ar com 100 células na direção x e 50 células na direção y. A fonte de campo eletromagnético foi representada por uma fonte puntual do tipo hard, localizada no centro do domínio.Para a validação dos resultados do FDTD, utilizou-se a definição de erro relativo que compara a solução numérica com a solução analítica. Para a análise da precisão das CCAs, empregou-se a definição de erro local, observado em pontos do domínio onde espera-se as maiores reflexões, e a definição de erro global, que representa o erro acumulado no domínio ao longo do tempo. Os resultados obtidos indicam que o erro relativo das CCAs analíticas encontram-se na escala de 10-3 e que da CCA absorvente (PML) situa-se na escala de 10-5, sendo portanto,100 vezes mais preciso. Os erros locais obtidos para as CCAs analíticas foram da ordem de 10-2 e para a CCA PML da ordem de 10-6. Para o erro global, as CCAs analíticas apresentaram um erro da ordem de 10-4 e a CCA absorvente da ordem de 10-5. A CCA absorvente apresentou uma maior precisão nos resultados, por´em uma maior dificuldade de implementação. Por outro lado, as CCAs analíticas de Mur, Trefethen e Higdon, obtiveram resultados menos precisos, porém satisfatórios, contudo apresentaram uma maior facilidade de implementação. |
| Abstract: | The main purpose is to develop a critical study on the use of absorbing boundary conditions (CCA) for high-frequency electromagnetic scattering problems in bidimensional closed domains. In particular, the investigation is focused in the precision of two sets of CCAs. Thefirst is constituted of analytical conditions, with emphasis in the techniques suggested by Mur, Trefthen and Higdon; the second is composed of absorbing conditions, with emphasis in the method proposed by Berenger, the perfect matching layer (PML). The finite difference time domain (FDTD) method is the numerical technique used to solve the electromagnetic scattering problem and to implement the boundary conditions. The model used in the numerical simulations is a bidimensional domain, filled with air, with 100 cells in the x direction and 50 cells in the y direction. The electromagnetic field source was represented by a hard source, located in the center of the domain.The numerical results obtained by the FDTD were validated using the definition of relative error, which compares the numerical result with the analytical solution. The precision of CCAs was investigated using the definition of local error, calculated in points of the domain were the highest reflections are expected; and the definition of global error, thatrepresents the accumulated error in the domain throughout time. The results indicate that the relative errors of the analytical CCAs are in the order of 10-3 whereas in the CCA PML it is in the order of 10-5. The CCA PML is, therefore, 100 times more accurate. The local error obtained for the analytical CCAs are in the order of 10-2 whereas the CCA PML is in the order of 10-6. For the global error, the analytical CCAs presented errors in the order of 10-4 and the CCA PML in the order of 10-5. The CCA PML presented a higher precision, but also presented a higher difficulty ofimplementation. On the other hand, the analytical CCAs of Mur, Trefethen and Higdon showed less accurate results, when compared to the CCA PML, but an easier implementation. |
| Assunto: | Engenharia elétrica |
| Idioma: | Português |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Instituição: | UFMG |
| Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/BUDB-8D4LWJ |
| Data do documento: | 10-Set-2007 |
| Aparece nas coleções: | Dissertações de Mestrado |
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