การวิเคราะห์การส่งผ่านคลื่นระนาบในตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิกหลายชั้นด้วยวิธีไฟไนต์อีลีเมนต์ในโดเมนเวลา

Finite element-time domain analysis of plane wave transmission in an anisotropic multi-layered medium

Name: นันทิยา นาฬิกาวิท

ThaSH: ไฟไนต์เอลิเมนต์

ThaSH: โดเมนเวลา

ThaSH: แอนไอโซทรอปี

ThaSH: สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

Abstract: วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอวิธีไฟไนต์อีลีเมนต์ในโดเมนเวลาในการวิเคราะห์ปัญหาตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิกหลายชั้นไม่เอกพันธุ์ เมื่อกำหนดให้คลื่นระนาบที่ตกกระทบในตัวกลางเป็นฟังก์ชันเกาส์เชียนพัลส์และมีมุมตกกระทบเป็นมุมใดๆ ตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิกที่วิเคราะห์จะมีคุณสมบัติของค่าเทนเซอร์สภาพยอม เทนเซอร์ความซาบซึมได้และเทนเซอร์สภาพนำ ซึ่งมีสมการที่ใช้ในการวิเคราะห์อยู่ในรูปของสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยอันดับสองที่มีเฉพาะองค์ประกอบของความเข้มสนามไฟฟ้าแนวตามขวางสององค์ประกอบและเป็นความเข้มสนามไม่รู้ค่าที่แปรตามเวลาและระยะทาง เงื่อนไขขอบเขตที่กำหนดจะเป็นเงื่อนไขขอบเขตแบบดูดกลืน ดังนั้นการหาผลเฉลยของความเข้มสนามไม่รู้ค่าทั้งสองนี้ด้วยวิธีไฟไนต์อีลีเมนต์ในโดเมนเวลา จะประกอบด้วยขั้นตอนที่สำคัญ 2 ขั้นตอนคือ โดเมนเชิงอวกาศและโดเมนเวลา โดยในโดเมนเชิงอวกาศจะใช้รูปแบบกาเลอคินและใช้ฟังก์ชันรูปร่างอันดับสอง อีลีเมนต์แต่ละอีลีเมนต์จะมีความเข้มสนามไม่รู้ค่าสามตัวแปร ซึ่งจะได้ระบบสมการเชิงอนุพันธ์สามัญเทียบกับเวลา จากนั้นหาผลเฉลยของระบบสมการเชิงอนุพันธ์สามัญเทียบกับเวลาด้วยวิธีนิวมาร์กบีตาที่มีข้อดีคือ ทำให้ระบบสมการมีความเสถียรทุกเงื่อนไข โดยสุดท้ายจะได้ระบบสมการเชิงเส้นและหาผลเฉลยที่ขั้นเวลาแต่ละขั้น ความเข้มสนามไฟฟ้าที่คำนวณได้อยู่ในโดเมนเวลาซึ่งสามารถแปลงให้อยู่ในโดเมนความถี่ด้วยผลการแปลงฟูริเยร์ ผลการคำนวณแสดงการส่งผ่านของความเข้มสนามไฟฟ้าของคลื่นตกกระทบในตัวกลางแบบไอโซทรอปิกและแอนไอโซทรอปิกที่ขั้นเวลาแต่ละขั้น ซึ่งจะพบว่าการสะท้อนที่เกิดขึ้นในตัวกลางจะมีการสะท้อนไลายครั้งและจะค่อยๆ จางหายไป ส่วนความเข้มสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในอวกาศว่างจะถูกดูดกลืนไปหรือไม่มีการสะท้อนกลับเมื่ออยู่ในตำแหน่งขอบเขตนอกจากนี้ยังแสดงผลตอบสนองในโดเมนเวลาของสนามสะท้อนและสนามส่งผ่านที่เปลี่ยนแปลงแบบชั่วครู่ และแสดงสัมประสิทธิ์การสะท้อนที่แปรตามความถี่และมุมตกกระทบในตัวกลางแบบแอนไอโซทรอปิก การคำนวณมีความสอดคล้องกับงานวิจัยที่มีผู้นำเสนอในอดีต

Abstract: This thesis presents a finite element time domain method for analyzing inhomogeneous anisotropic and multi-layered media that can be represented by a permittivity tensor and conductivity tensor. Moreover, the media are exposed to an oblique incident gaussian pulse. The formulation of problem is in the second-order partial differential equations which have only two components of unknown fields in the term of transverse electrical fields with vary time and distance. The boundary condition of the problem is the form of absorbing boundary condition. To determine the solutions of unknown fields by using finite element time domain method, two separate experiments are performed. First, in spatial domain have been used Galerkin form and including second-order shape function with each element is expressed three unknowns. Next, in the time domain solving using Newmark-Beta schemes. Unconditional stability is achieved by using a modified Newmark-Beta. Finally, solving this linear system equations at each time step and the result of the calculation has the transverse electric fields in time domain. In frequency domain computed form the fourier transform of the time domain. The results of calculation show that for electric incident field propagation to isotropic and anisotropic media at each time step. The characteristic of such a propagation in media are multiple reflection and attenuation, while in free space the electri field is absorb or no reflect when it's in bounded. Furthermore to show the transient response of reflected fields and transmitted fields and the reflection coefficient vary with frequency and incident wave in anisotropic media. By this approach, the computation was found to be accurate and agree with research in the past.

จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. สำนักงานวิทยทรัพยากร

Address: กรุงเทพมหานคร

Email: cuir@car.chula.ac.th

Name: ทับทิม อ่างแก้ว

Role: ที่ปรึกษา

Created: 2543

Modified: 2560-03-14

Issued: 2560-03-11

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

tha

DegreeName: วิศวกรรมศาสตรมหาบัณฑิต

Level: ปริญญาโท

Descipline: วิศวกรรมไฟฟ้า

Grantor: จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

©copyrights จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	Nuntiya.pdf	9.29 MB	2	2018-06-09 00:52:53

ใช้เวลา

0.025529 วินาที