A surface dipole-based framework for fast and efficient solution of electromagnetic scattering problems
Elektromanyetik saçılma problemlerine yönelik hızlı ve verimli bir yüzey dipol yaklaşımı
- Tez No: 979192
- Danışmanlar: PROF. DR. VAKUR BEHÇET ERTÜRK, DR. MERT KALFA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektromanyetik Alanlar ve Mikrodalga Tekniği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, Momentler Metodu (MoM) çerçevesinde formüle edilen büyük ölçekli elektromanyetik saçılma problemlerinin çözümüne yönelik yüzey tabanlı hızlı bir yöntem önermektedir. Çok Seviyeli Hızlı Çokkutup Yöntemi'nin paralelleştirme ve düşük frekanslardaki sınırlamalarını hedef alan bu yaklaşımda, geleneksel Rao-Wilton-Glisson (RWG) taban fonksiyonları, alt bölge yüzeylerine düzgün biçimde yerleştirilmiş Hertz dipolleri ile temsil edilir. Bu yapısal sadeleştirme, çeviri işlemlerini kolaylaştırmakta, uygulama verimliliğini artırmakta ve paralel hesaplamayı desteklemektedir. Yöntem üç aşamadan oluşur: RWG taban fonksiyonlarıyla modellenmiş özgün akımın dipollere eşlenmesi, alanların Green fonksiyonu aracılığıyla iletilmesi ve yerel alanların ters eşleme yoluyla yeniden inşası. Sayısal sonuçlar hem alt bölge hem de tüm problem düzeyinde sunulmaktadır. Doğruluk önce izole kutu etkileşimleri üzerinde test edilmiş, ardından farklı frekanslarda mükemmel iletken bir küre üzerindeki tam saçılma problemi ile doğrulanmıştır. Önerilen yöntem; MoM, hacim tabanlı bir dipol yaklaşımı ve analitik Mie serisi çözümü ile karşılaştırılmış ve tüm durumlarda yüksek düzeyde uyum göstermiştir. Python dilinde, Numba aracılığıyla Tam Zamanında (JIT) derleme destekli paralelleştirme ile geliştirilen uygulama, pratik açıdan verimli sonuçlar sunmaktadır. Gelecek çalışmalar, simetri tabanlı çeviri tekrar kullanımını, operatör modellemede makine öğrenmesi tekniklerini ve GPU hızlandırmasını araştırabilir. Bu yönüyle yöntem, donanım dostu elektromanyetik benzetimler için güçlü paralelleşebilirliğe sahip umut vadeden bir adaydır.
Özet (Çeviri)
This thesis introduces a surface-based fast method for solving large-scale electromagnetic scattering problems within the Method of Moments (MoM) framework. Addressing the parallelization and low-frequency challenges of the Multilevel Fast Multipole Algorithm, the proposed approach represents conventional Rao-Wilton-Glisson (RWG) basis functions with uniformly distributed Hertzian dipoles placed on subdomain surfaces. This structural simplification facilitates translation operations, improves implementation efficiency, and supports parallel computing. The method comprises three stages: mapping the original current that is modeled with RWG basis functions to dipoles, translating fields via Green's function, and reconstructing local fields through inverse mapping. Numerical results are provided at both subdomain and full problem levels. Accuracy is first tested on isolated box interactions and then validated in a complete scattering problem involving a perfectly conducting sphere across different frequencies. The proposed method is benchmarked against MoM, a volumetric dipole-based approach, and the analytical Mie series solution, showing excellent agreement in all cases. Aimed to implement the method in Python with just-in-time (JIT) parallelization via Numba, the method is expected to demonstrate practical efficiency. Future work may explore symmetry-based translation reuse, machine learning for operator modeling, and GPU acceleration, making the method a promising candidate for hardware-friendly electromagnetic simulations that is strongly scalable for parallelization.
Benzer Tezler
- Multi-Task U-Net Surrogate for Aerodynamic and Aeroacoustic Source Field Prediction of Airfoils
Kanat Profillerinin Aerodinamik ve Aeroakustik Kaynak Alanı Tahmini için Çoklu Görev U-Net Vekil Modeli
YUSUF AKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. BAHA ZAFER
- 1985-1986 yıllarında Polatlı Devlet Hastanesine kaza nedeniyle başvuranların incelenmesi
Başlık çevirisi yok
FERHAN ŞENOL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
İlk ve Acil YardımGazi ÜniversitesiKazaların Çevresel ve Teknik Araştırması Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. HİKMET PEKCAN
- Devrelerin büyük işaret cevaplarının bilgisayar yardımıyla bulunması
Başlık çevirisi yok
NÜKHET GÜNEYİ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGÜR TÜTÜNCÜOĞLU
- Ulaş Sağlık Ocağı merkezinde nüfusun bazı niteliklerine ve konutların durumuna ilişkin bir çalışma
An Investigation carried out at the Ulaş Public Health Centre concerning some characteristics of the population and housing conditions in the district of Ulaş
EROL ŞANLI
Doktora
Türkçe
1985
Halk SağlığıCumhuriyet ÜniversitesiHalk Sağlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERVET ÖZGÜR
- Çimentonun sertleşmesi üzerinde kimyasal komponentlerin etkisi
Başlık çevirisi yok
NACİYE TÜRKEL
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Kimya MühendisliğiUludağ ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CEBE