Modelowanie zjawisk elektromagnetycznych w konstrukcjach budowlanych z zastosowaniem niejawnej metody różnicowej

• Autorzy: Butryło B. , Choroszucho A.

Warianty tytułu

EN

Numerical modeling of electromagnetic fields in large scale building structures using implicit difference scheme

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy zaprezentowano opracowany algorytm metody różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD). Zaproponowana koncepcja i realizacja algorytmu pozwala na szczegółową analizę zjawisk związanych z propagacją fal elektromagnetycznych w zakresie częstotliwości komunikacji bezprzewodowej, w konstrukcjach budowlanych, z uwzględnieniem stratności materiałów. Dzięki uwzglę-dnieniu techniki h-adaptacji siatki różnicowej algorytm jest przystosowany do obliczeń układów dużej skali. Na przykładzie modelu testowego z fragmentem konstrukcji budowlanej wykazano poprawność działania algorytmu przez weryfikację wyników obliczeń z rezultatami otrzymanymi za pomocą metod FDTD oraz FEM.

EN

The paper presents the developed algorithm of the finite-difference frequency-domain method (FDFD). The proposed concept and realization allows for detailed analysis of the phenomena related to the propagation of electromagnetic waves in the range of frequency used by wireless communication systems in building structures. The developed algorithm also takes into account the lossiness of building materials. The algorithm is suitable for large-scale computation systems by taking into account h-adaptation technique of the differential mesh. Using the example of model with complex structure the correctness of the developed algorithm was proved by verifying calculation results with those obtained by FDTD and FEM methods.

Słowa kluczowe

PL

pole elektromagnetyczne; modelowanie numeryczne; metoda różnic skończonych; propagacja fal w ośrodkach niejednorodnych; materiały budowlane

EN

electromagnetic fields; numerical modelling; finite difference method; wave propagation inside non-homogeneous materials; building materials

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Śląskiej. Elektryka
• Rocznik: 2015
• Tom: z. 3
• Strony: 87--97
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Butryło B.

• Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii, Politechnika Białostocka

autor

Choroszucho A.

• Katedra Elektrotechniki Teoretycznej i Metrologii, Politechnika Białostocka

Bibliografia

• 1. Anttalainen T.: Introduction to telecommunications network engineering. Espoo-Vantaa Institute of Technology, ArtechHouse 2000.
• 2. Butryło B., Choroszucho A.: The influence of partition walls inside rooms on the distribution of the electromagnetic field and the quality of transmission data. „Przegląd Elektrotechniczny” 2009, Vol. 85, No 7, p. 15-20.
• 3. Comsol Multiphysics user’s guide. Comsol AB. 2009.
• 4. Dalke R.A., Holloway Ch.L., McKenna P., Johansson M., Ali A.S.: Effects of reinforced concrete structures on RF communications. „IEEE Trans. Electromagnetic Compatibility” 2000, Vol. 42, No 4, p. 486-496.
• 5. Morawski T., Gwarek T.: Pola i fale elektromagnetyczne. WNT, Warszawa 2009.
• 6. Oskooi A.F., Roundyb D., Ibanescua M., Bermelc P., Joannopoulosa J.D., Johnson S.G.: MEEP: A flexible free - software package for electromagnetic simulations by the FDTD method. „Computer Physics Communications” 2010, Vol. 181, 687-702.
• 7. Piątek Z., Jabłoński P.: Podstawy teorii pola elektromagnetycznego. WNT, Warszawa 2010.
• 8. Ping L., Qi-tao Y., Yun-liang L.: Analysis of electromagnetic propagation into reinforced concrete walls by FEM-PML methods. „IEEE International Conference on Microwave and Millimeter Wave Technology”, ICMMT 2008 Proceedings 2008, p. 1-4.
• 9. Rumpf R. C.: Design and optimization of nano-optical elements by coupling fabrication to optical behavior. University of Central Florida Orlando, Florida, Spring Term 2006.
• 10. Shah M.A., Hasted J.B., Moore L.: Microwave absorption by water in building materials: Aerated concrete. „British Journal of Applied Physics” 1965, Vol. 16, No. 11, p. 1747-1754.
• 11. Taflove A., Hagness S.C.: Computational Electrodynamics, The Finite – Difference Time – Domain Method. Boston, Artech House, 2005.