Modelowanie zjawiska elektromagnetycznego
Spośród najpopularniejszych numerycznych metod symulacji pól elektromagnetycznych, projekt "The approximation problem in computational electromagnetics" (APPROCEM) skupił się na metodzie momentów. Metoda ta jest znacznie bardziej efektywna pod względem zasobów obliczeniowych, ponieważ wymaga obliczenia jedynie wartości brzegowych, a nie wartości w całej przestrzeni. Polega to na skonstruowaniu "siatki" na obszarze modelowanym. Problem fali elektromagnetycznych rozproszonych przez przewodzącą przeszkodę powleczoną warstwą materiału dielektrycznego jest opisany za pomocą równań całkowych dla wzajemnie sprzężonych pół elektrycznych. Drugie z nich zawierają wyrażenia dla wartości pól zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych. Stosując metodę momentów wraz z odpowiednimi funkcjami bazowymi, równania całkowe zostają przekształcone w równanie macierzowe wymagające rozwiązania. Prace badawcze naukowców w ramach projektu APPROCEM umożliwiły lepsze zrozumienie związków między właściwościami odpowiednich operatorów całkowych. Kolejnym krokiem było wykorzystanie ich ustaleń do udoskonalenia powszechnie stosowanych metod iteracyjnych do rozwiązania równania uzyskanego na podstawie metody momentów. Algorytmy iteracyjne to algorytmy używane do sekwencyjnego dochodzenia do rozwiązania. Wychodząc daleko poza zakres aktualnego stanu wiedzy, naukowcy w ramach projektu APPROCEM przedstawili nowe algorytmy w oparciu o symulacje numeryczne i asymilację pomiarów eksperymentalnych. Ponadto, aspekty teorii opracowanych niezależnie od siebie zostały zestawione w ramach ujednoliconego modelu matematycznego. Zostało to osiągnięte dzięki wprowadzeniu przełomowych koncepcji oceny wyników metod stosowanych do przybliżenia rozwiązania równania. Jedną z podstawowych sił napędowych projektu APPROCEM była możliwość symulacji zachowania urządzeń i systemów przed ich faktycznym zbudowaniem. Dzięki temu inżynierowie mogą realizować dostosowania do indywidualnych potrzeb i optymalizację na skalę, która jest kosztowna lub nawet niemożliwa do osiągnięcia w sposób doświadczalny. Lepsze zrozumienie zjawiska elektromagnetycznego dzięki możliwościom obliczeniowym może prowadzić do powstania bardziej zaawansowanej technologii dla anten radarowych.
Słowa kluczowe
Antena, technologia częstotliwości radiowej, elektromagnetyczne, symulacja numeryczna, metoda momentów, pole elektryczne, równania, operatory całkowe, algorytmy iteracyjne, algorytmy, radar
