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: Bilgisayar destekli benzetim, Elektromanyetik saçılma, Mikroişlemciler, Öbekleme teknikleri, Computer aided simulation, Electromagnetic scattering, Microprocessors, Computational methods
- 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: Belirtilmemiş.
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
- Multiple-parameter optimization of the SLNSPECT/CT imaging protocol using montecarlo simulation for precision medicine
SPECT/CT görüntüleme protokolünükullanarak monte carlo simülasyonu ileSLN'in çoklu parametre optimizasyonu
HİLAL YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALBERT GÜVENİŞ
- 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
- Using multiple sources of information for constraint-based morphological disambiquation
Değişik bilgi kaynakları kullanarak biçimbirimsel birikleştirme
GÖKHAN TÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
1996
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiY.DOÇ.DR. KEMAL OFLAZER
- Mlue: Multiple look-up table based exponentiation
Mlue: Çoklu sayı-tablosu kullanarak üs alma
HATİCE ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBahçeşehir ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HASAN FATİH UĞURDAĞ
- Exploring mixed and multi-precision SpMV for GPUs
GPU'lar için CSR tabanlı karışık ve çoklu-hassasiyetli SpMV
ERHAN TEZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM UNAT ERTEN