Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Powiadomienia systemowe
  • Sesja wygasła!

Znaleziono wyników: 14

Liczba wyników na stronie
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
Wyniki wyszukiwania
Wyszukiwano:
w słowach kluczowych:  metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu
help Sortuj według:

help Ogranicz wyniki do:
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
1
Content available remote Analysis of electromagnetic wave propagation inside a room with two field sources
EN
The article presents the influence of the building structure on the propagation of electromagnetic waves. The model of the room was made of bricks, and included, e.g. a two-layer outer wall composed of hollow bricks and foamed polystyrene. Numerical calculations concerned checking the electric field intensity distributions at different locations of the field source. Two sources of the field, (e.g. WIFi, Bluetooth transmitters) operating at the same time, and in the same frequency range of 2.4 GHz, were also analyzed, and based on the results, the possibility of temporary signal loss was found, which the result of, among others, interference is. In order to perform the calculations, the Finite Difference Time Domain method based on Maxwell's equations was used. The analysis of the results and occurring phenomena will allow better planning of the deployment of wireless network transmitters in order to improve the quality of wireless communication.
PL
W publikacji przedstawiono wpływ konstrukcji budowlanej na propagację fali elektromagnetycznej. Model pomieszczenia wykonany został z cegieł i uwzględniał m.in. dwuwarstwową ścianę zewnętrzną złożoną z pustaków i styropianu. Obliczenia numeryczne dotyczyły sprawdzenia rozkładów natężenia pola elektrycznego przy różnych lokalizacjach źródła pola. Analizowano także dwa źródła pola (np. nadajniki WIFi, Bluetooth) pracujące w tym samym czasie i w takim samym zakresie częstotliwości 2.4 GHz i na podstawie wyników stwierdzono możliwość występowania chwilowych zaników sygnału, które są skutkiem m.in. interferencji. W celu wykonania obliczeń zastosowano metoda różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD) opartą na równinach Maxwella. Analiza wyników i występujących zjawisk pozwoli na lepsze planowanie rozmieszczania nadajników sieci bezprzewodowej w celu poprawy jakości komunikacji bezprzewodowej.
EN
The aim of the publication is to analyse the influence of brick walls used in single-family housing on the values of the electric field intensity. Three types of bricks from which the wall was made were considered (solid brick, brick with 18 hollows and brick with 30 hollows). The analysis also took into account the impact of the size of the hollows on the field values and the variability of the conductivity of the brick. The results were compared for the arrangement with an asymmetric arrangement of bricks with a symmetrical arrangement, which may correspond to walls made of hollow bricks. The analysis concerned the frequency used in wireless communication (Wi-Fi), i.e. f=2.4 GHz. The influence of the size of the structural clay tile and the conductivity of bricks on the electric field values is discussed. A method based on Maxwell's equations (Finite Difference Time Domain Method), was used for the analysis.
PL
Celem publikacji jest analiza wpływu stosowanych w budownictwie jednorodzinnym ścian wykonanych z cegieł na wartości natężenia pola elektrycznego. Rozpatrywano trzy rodzaje cegieł, z których została wykonana ściana (cegła pełna, cegła z 18 drążeniami i cegła z 30 drążeniami). W analizie uwzględniono także wpływ rozmiaru drążenia na wartości pola oraz zmienność konduktywności cegły. Porównano wyniki dla układu z asymetrycznym rozłożeniem cegieł z układem symetrycznym, który może odpowiadać ścianom zbudowanym z pustaków. Analiza dotyczyła częstotliwości stosowanej w komunikacji bezprzewodowe (Wi-Fi), tj. f=2,4 GHz. Omówiono wpływ rozmiaru drążeń i konduktywności cegły na wartości pola elektrycznego. Do analizy zastosowano metodę opartą na równaniach Maxwella, czyli metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu.
3
Content available remote Propagacja fal elektromagnetycznych w układach zamkniętych
PL
W artykule przedstawiono analizę wpływu konstrukcji pomieszczenia na rozkład pola elektromagnetycznego. Tego typu analiza jest konieczna w przypadku stosowania komunikacji bezprzewodowej, która jest nieodłączną częścią inteligentnych budynków. Rozpatrzono konstrukcję ze zbrojeniem i bez zbrojenia. Uwzględniono zmienność średnicy zbrojenia w ścianie w celu sprawdzenia deformacji pola elektromagnetycznego. Uwzględniono materiał jednorodny (beton) oraz złożony (beton wraz ze zbrojeniem). W celu wykonania analizy numerycznej zastosowano metodę Finite Difference Time Domain (FDTD). Analiza dotyczyła częstotliwości stosowanej w sieciach bezprzewodowych (Wi-Fi). Wyniki dowodzą, że przy podejściu makroskopowym ściany wykonane z materiału jednorodnego w przewidywalny sposób obniżają jakość sygnału i skutkują równomiernym rozkładem pola elektromagnetycznego. Natomiast materiał niejednorodny (żelbet) może powodować zaniki sygnału lub też lokalnie wzmacniać wartości pola. Struktury niejednorodne wymagają wielowariantowej analizy ze względu na złożoność i różnorodność parametrów materiałowych. Celem niniejszej pracy jest dokładniejsze zrozumie nie zachodzących zjawisk polowych wewnątrz złożonych materiałów budowlanych. Otrzymane wyniki mogą stanowić źródło wiedzy przy ocenie problemów związanych z komunikacją bezprzewodową.
EN
The article presents an analysis of the influence of the room structure on the distribution of the electromagnetic field. This type of analysis is necessary in the case of using wireless communication, which is an inseparable part of intelligent buildings. Structures with and without reinforcement were considered. The variation of the wall reinforcement diameter was taken into account in order to check the deformation of the electromagnetic field. The homogeneous material (concrete) and composite material (concrete with reinforcement) were taken into account. In order to perform the numerical analysis, the Finite Difference Time Domain (FDTD) method was used. The analysis concerned the frequency used in wireless networks (Wi-Fi). The results show that with the macroscopic approach, walls made of homogeneous material predictably reduce the quality of the signal and result in an even distribution of the electromagnetic field. On the other hand, heterogeneous material (reinforced concrete) may cause signal fading or amplify the field values locally. Heterogeneous structures require multivariate analysis due to the complexity and variety of material parameters. The aim of this work is to better understand the field phenomena taking place inside complex building materials. The obtained results can be a source of knowledge for the assessment of problems related to wireless communication.
EN
A robust finite-difference-time-domain (FDTD ) scheme to model the non-linear elastic wave propagation in a homogeneous isotropic material is presented. A formulation based on rotated staggered grid scheme in a displacement-velocity-stress configuration incorporating both geometric and material nonlinearities is proposed. By adopting a Parsimonious algorithm, the computational memory requirement is reduced by 50%. Simulations are accelerated by exploiting massive data parallelism innate to the FDTD approach using parallel computation on Graphical Processing Units with NVIDIA CUDA ’s API. For the proposed numerical scheme, the grid convergence criterion and accuracy over propagating distances are investigated. The study is also extended to determine the contribution from geometric and material models at various input amplitude levels. The time and frequency domain signals obtained from the proposed scheme are verified with a commercial finite element solver. The simulation runtimes for an Aluminium sample of dimensions 20 mm x 10 mm using a 5 MHz pulse is of the order of one minute, which makes the proposed numerical scheme attractive to model nonlinear elastic waves in large domains.
PL
W artykule przedstawiono odporny schemat metody różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD ) do modelowania propagacji nieliniowych fal sprężystych w jednorodnym materiale izotropowym. Zaproponowano podejście oparte na rotowanych siatkach przestawnych w układzie przemieszczenie- prędkość-naprężenie obejmującym zarówno nieliniowość geometryczną, jak i materiałową. Zastosowanie algorytmu redukcji oszczędnej, zmniejszyło zapotrzebowanie na pamięć obliczeniową o 50%. Symulacje są przyspieszane przez wykorzystanie olbrzymiego paralelizmu danych wbudowanego w podejście FDTD z wykorzystaniem obliczeń równoległych na jednostkach przetwarzania graficznego (GPU) wyposażonych w interfejs API NVIDIA CUDA . Dla proponowanego schematu numerycznego badane jest kryterium zbieżności siatki i dokładność w funkcji odległości propagacji. Badanie rozszerzono również w celu określenia wkładu modeli geometrycznych i materiałowych na różnych poziomach amplitudy wejściowej. Sygnały w dziedzinie czasu i częstotliwości uzyskane z proponowanego schematu są weryfikowane za pomocą komercyjnego oprogramowania wykorzystującego metodę elementów skończonych. Czasy pracy dla symulacji propagacji impulsu o częstotliwości 5 MHz w próbce aluminium o wymiarach 20 mm x 10 mm są rzędu jednej minuty, co sprawia, że proponowany schemat liczbowy jest atrakcyjny dla modelowania nieliniowych fal sprężystych w dużych domenach.
PL
Celem publikacji jest szczegółowa analiza zależności pomiędzy przyjętym rozmiarem komórki Yee stosowanym w metodach różnicowych (np. FDTD, FDFD) a wiarygodną wartością rozwiązania uzyskanego metodą numeryczną. Ważnym kryterium wskazanych metod jest stworzenie dyskretnego modelu siatkowego badanego modelu, złożonego z komórek elementarnych i obliczenie rozkładów pola przy założeniu liniowej aproksymacji zmian. Na przykładzie obszaru zawierającego ścianę wykonaną z nieidealnego dielektryka (beton zwykły) porównano wartości natężenia pola elektrycznego wyznaczone metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD) z wynikami otrzymanymi przy użyciu zależności analitycznych. W analizie uwzględniono także wpływ grubości ściany oraz zmienność parametrów elektrycznych opisujących beton (tj. konduktywność oraz przenikalność elektryczna). Analiza dotyczyła jednej z powszechnie stosowanych częstotliwości w lokalnych sieciach bezprzewodowych WiFi (f = 2,4 GHz). Otrzymane wyniki analizy pozwalają na obserwację wielkości błędu przy jednoczesnym zwiększaniu siatki różnicowej. Dodatkowo przedstawiono wartości natężenia pola elektrycznego dla rozpatrywanych konstrukcji zawierających ścianę wykonaną z betonu przy zmiennych wartościach elektrycznych.
EN
The aim of this publication is a detailed analysis of the relationship between the adopted size Yee cell used in the differential methods (eg. FDTD, FDFD) and reliable value of solutions obtained by numerical method. An important criterion chosen method is to create a discrete mesh model of the analysed model composed of individual cells and calculation of the field distribution, assuming a linear approximation of changes. As example, the area comprising a wall made of non-ideal dielectric (concrete) compared to the intensity of the electric field as determined by the finitedifference time-domain method (FDTD) with results obtained using according to analytical method. Also was analyzed the impact of the wall thickness and the variability of electrical parameters describing concrete (conductivity and electrical permittivity). The presented analysis was connected with one of standard frequencies generated by a wireless communication system (f = 2.4 GHz). The obtained results of the analysis allow for observation error rate while increasing the mesh differential.
PL
Celem publikacji jest przedstawienie wybranych elementów opracowanego algorytmu metody różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD). Zaletą algorytmu jest możliwość dopasowania siatki różnicowej do analizowanego modelu. W publikacji zaprezentowano rozwiązanie z wykorzystaniem siatki adaptacyjnej z wprowadzeniem do algorytmu wirtualnego węzła. Porównano wyniki dla siatki gęstej (typowej w metodach: FDTD i FDFD) oraz dwóch wariantów siatek adaptowanych. Odpowiedni dobór siatki pozwala na znaczne zmniejszenie liczby stopni swobody przy jednoczesnym zachowaniu poprawności wyników. Opracowana metoda FDFD umożliwia analizę układów większej skali. Przedmiotem analizy zaproponowanych wariantów siatek różnicowych był obszar zawierający przykładową konstrukcję budowlaną. Jako przykład rozpatrzono efekty propagacji fali wokół słupa budynku o częstotliwości 2,4 GHz, generowanej przez system komunikacji bezprzewodowej.
EN
The aim of this article is the presentation of selected elements developed algorithm the finite difference frequency domain method (FDFD). The advantage of the described algorithm is the ability to match the mesh differential to the analyzed model. The paper presents a solution using an adaptive grid, and also allows to creation of a virtual node. They were compared to the results for dense mesh (typical in using methods: FDTD and FDFD) and two variants adaptive grids. Proper selection grid will considerably reduce the number of degrees of freedom while maintaining the accuracy of the results. The developed FDFD method allows to the analysis of larger-scale models. The analysis of the proposed options differential grids was an example of an area containing the building structure. As an example, was examined the effects of wave propagation around a column building with a frequency at 2.4 GHz, generated by wireless communication system.
PL
Celem publikacji jest analiza wpływu kąta padania fali płaskiej na wartości natężenia pola elektrycznego. Przedmiotem analizy był odosobniony układ zawierający ścianę wykonaną z cegieł. Rozpatrzono trzy powszechnie stosowane rodzaje cegieł: pełną i dwa typy cegieł klinkierowych (z drążeniami). Dokonana analiza uwzględniała także różne wartości konduktywności materiału ceramicznego. Zaprezentowany został rozkład natężenia pola elektrycznego generowanego przez system komunikacji bezprzewodowej pracujący przy standardowej częstotliwości (f = 2,4 GHz). Zastosowano numeryczną metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD). Omówiono wpływ ilości drążeń na rozkład pola w obszarze za ścianą. Uzyskane wyniki mogą być przydatne przy szacowaniu wartości współczynnika tłumienia dla materiałów niejednorodnych.
EN
The aim of this article is the analysis of the influence of the incidence angle of the plane wave on the values of the electric field intensity. The object of the analysis was separated system contained the wall made of typical bricks. It was taken into account in common using three kinds of bricks: fully brick model and two types of clinker bricks (with hollowing). Also the different values of the conductivity of ceramic material were analysed. It was presented the electric field intensity generated by a wireless communication system operating at the standard frequency (f = 2.4 GHz). The finite-difference time-domain method (FDTD) was used. The influence of number of the hollowing inside the bricks on the maximum values of the electric field intensity was discussed. The obtained results allow for the estimation of the value of attenuation coefficient.
PL
Celem publikacji jest szczegółowa analiza wpływu średnicy zbrojenia, ilości rzędów oraz rozstawu pomiędzy prętami na wartości natężenia pola elektrycznego. Przedmiotem badań był model zawierający ścianę nośną wykonaną z betonu (absorbujący dielektryk) wraz ze zbrojeniem (przewodnik). Analizowano cztery, powszechnie stosowane w budownictwie układy zbrojenia. Dodatkowo dyskusji poddano wpływ parametrów elektrycznych (przenikalność elektryczna, konduktywność) na wartości natężenia pola obliczone dla niejednorodnych, złożonych struktur materiałowych. Zaprezentowany został rozkład pola generowanego przez system komunikacji bezprzewodowej (WiFi) pracujący przy częstotliwości f=2,4 GHz. W celu określenia błędu obliczeń, wyniki uzyskane dla jednorodnej struktury przy zastosowaniu numerycznej metody FDTD porównano z rozwiązaniem analitycznym.
EN
The aim of this article is the detailed analysis of the diameter of reinforcement, number of rows and spacing between bars on the values of the electric field intensity. The object of the analysis was a model containing the load-bearing wall made of concrete (absorbing dielectric) and reinforcement (conductor). It were analyzed four, typical systems of concrete reinforcement used in building engineering. Additional, the influence of electric parameters of concrete (electrical permittivity and conductivity) on values of the electric field intensity received for heterogeneous structures of material was discussed. The presented situation is one of the distribution of field generated by a wireless communication system (WiFi) operating by the frequencies f=2.4 GHz. Due to circumscribe the error of the calculate, results which were received for the homogeneous structure by application of the numerical method FDTD were compared with analytical solution.
EN
We perform a simulation study of attenuation characteristics of ultrahigh frequency (UHF) electromagnetic wave excited by GIS partial discharge in salver-shaped insulator using finite-difference time-domain (FDTD) algorithm. First, the attenuation of UHF electromagnetic wave’s electric field signals which is caused by salver-shaped insulator is analysed. It is found that the insulator attenuates electric field strength of UHF electromagnetic wave propagating inside GIS cavity much less significantly as compared with that of UHF electromagnetic wave leaked to outside GIS cavity. Finally, we study the amplitude-frequency characteristics of the gain of electric field signals of UHF electromagnetic wave which is attenuated by the insulator. It is found that UHF electromagnetic wave inside GIS cavity attenuated by the insulator has the frequency above 1000MHz; UHF electromagnetic wave which is leaked to the outside of GIS cavity and attenuated by the insulator has the frequency below 1500MHz and above 3000MHz.
PL
W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych charakterystyki tłumienia fali elektromagnetycznej UHF, generowanej przez wyładowanie niezupełne w aparaturze rozdzielczej typu GIS. W analizie posłużono się algorytmem wykorzystującym metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu. Przeprowadzono także badania nad charakterystyką amplitudowo-częstotliwościową wzmocnienia składowego pola elektrycznego fali przy tłumiącym działaniu izolatora.
PL
Projektowanie i optymalizacja systemów radiokomunikacyjnych pracujących w bliskości ciała człowieka, w tym projektowanie anten (tzw. anten nasobnych), wymaga korzystania z komputerowych symulacji oraz pomiarów w kontrolowanym środowisku. Komercyjnie są dostępne antropomorficzne komputerowe modele wielotkankowe (heterogeniczne) ludzkiego ciała, takie jak „NMR Hershey”, wykorzystywane do obliczeń elektromagnetycznych, np. metodą różnic skończonych w dziedzinie czasu. Takie modele są jednak stosunkowo kosztowne, a ponadto nie mają bezpośredniego odpowiednika w formie fantomów umożliwiających wykonanie pomiarów, co powoduje, że wyniki symulacji są trudne do weryfikacji eksperymentalnej. W artykule przedstawiono uproszczony model komputerowy odwzorowujący właściwości elektromagnetyczne ludzkiego ciała w zakresie fal decymetrowych, przeznaczony do symulacji komputerowych oraz pomiarów anten nasobnych. W odróżnieniu od modeli heterogenicznych, opracowany model homogeniczny jest wprawdzie mniej dokładnym odwzorowaniem ludzkiego ciała, ale jest łatwy do wykonania w formie fizycznej oraz zamodelowania w programach komputerowych.
EN
Due to the complexity of both geometry and electromagnetic properties of the human body, design and optimization of radio communication systems which operate in its proximity is a process involving advanced computer simulation and measurement techniques. It is particularly challenging for wearable antenna design as antenna parameters (such as radiation patterns) are strongly modified by the presence of human body. Numerous heterogeneous anthropomorphic phantoms are commercially available (e.g. broadly used “NMR Hershey”) for various simulation methods and software. Nevertheless, those models are expensive and do not have direct physical representations for empirical verification. In the paper a simplified model of human body for simulation and measurements of wearable antennas is presented. It is less accurate than heterogeneous models but it may be easily created in any computer electromagnetic simulation software. It can be also easily implemented as a phantom for measurement purposes.
PL
W artykule przedstawiono rozwiązanie całkowego równania pola elektrycznego w dziedzinie czasu (TD-EFTE) z wykorzystaniem wielomianów Laguerre'a (metoda MOD). Jest ono bezwarunkowo stabilne i dokładniejsze od algorytmu przyjętego w powszechnie stosowanej metodzie kroczenia po czasie (MOT), tzn. zawsze otrzymujemy rozwiązanie - odpowiedź prądową doskonale przewodzącego obiektu oświetlonego impulsem fali elektromagnetycznej - pozbawione wykładniczo narastających z czasem oscylacji. Warunkiem uzyskania stabilnego rozwiązania w MOT jest przyjęcie w obliczeniach kroku czasowego o odpowiedniej długości (w przypadku anteny liniowej Δt < 0,166 ns). Jednakże, w porównaniu z MOD, metoda MOT jest bardziej efektywna pod względem kosztów obliczeń numerycznych (czas CPU i potrzebna do obliczeń pamięć komputera są w przypadku MOT wielokrotnie mniejsze).
EN
In this paper, a numerical method to obtain on unconditionally stable solution of the time do-main electric field integral equation for thin wires is presented. The most popular method to solve the TD-EFIE is marching-on in time method, which sometimes may suffer from its late-time instability. We solve TD integral equation by expressing the transient behaviors in terms of weighted Laguerre polynomials. To apply a method of moments procedure, we used trian-gular patch functions as spatial basis and testing functions. The advantage of the proposed method is its ability to guarantee late-time stability.
PL
Celem publikacji jest analiza rozkładu pola elektromagnetycznego wielkiej częstotliwości w obszarze zawierającym ścianę wykonaną z niejednorodnego materiału. Analiza dotyczy powszechnie murowanych struktur ścian wykonanych z: pełnych cegieł oraz klinkierowych zawierających 18 lub 30 pionowych otworów. Zaprezentowano i omówiono wpływ wewnętrznej geometrii i objętościowej gęstości cegieł na rozkład pola. Również zbadano relację pomiędzy elektryczną konduktywnością cegły a poprawnością wyników. Prezentowane rezultaty dostarczają dodatkowej informacji o rozkładzie pola wokół materiału złożonego z nieidealnych, absorbujących dielektryków. Zaprezentowana analiza również jest przydatna dla projektantów sieci bezprzewodowych.
EN
The aim of this paper is an analysis of distribution of a high frequency electromagnetic field (f=2,4 GHz) behind the heterogeneous wall. The analysis is connected with some typical structures of the wall made of either: a solid brick or two types of hollow clay facing bricks. The influence of internal geometry and the relative homogeneous properties of the components on field distribution is presented and discussed. The relation between electric conductivity of the clay and structures of air holes are examined too. The presented results give some information about field distribution around materials, which consist of some non-ideal, absorbing dielectrics. The delivered analysis is also useful for designers of wireless networks.
EN
The paper presents the influence of the location the transmitter (2.4 GHz) and the structure which is made of the column with the transmitter on distribution of the electromagnetic field inside the part of the building. The influence of physical properties of materials like concrete, plaster board and number of steel bars are examined. The finite-difference time-domain method (FDTD) is used. The geometry of the analysed area is modelled according to the typical building technologies. Detail analysis of the obtained results will make it possible to solve the problem connected with fading and also to radically improve the quality of data transmission.
PL
W publikacji przedstawiono wpływ lokalizacji nadajnika (2.4 GHz) i struktury, z której jest wykonany słup z nadajnikiem na rozkład pola elektromagnetycznego wewnątrz części budynku. Badany jest wpływ właściwości materiałowych, takich jak beton, tynk oraz ilości stalowych prętów. Zastosowano metodę różnic skończonych w dziedzinie czasu (FDTD). Geometrię analizowanego obszaru modelowano według typowych budowlanych technologii. Szczegółowa analiza otrzymanych rezultatów pozwoli na rozwiązanie problemów związanych z zanikami sygnału i jednocześnie polepszy jakość transmisji danych.
PL
Praca niniejsza ma na celu przedstawienie możliwości, jakie daje zastosowanie tomografii mikrofalowej do detekcji nowotworu gruczołu piersiowego. W celu uproszczenia zagadnienia założono, że model gruczołu piersiowego jest homogeniczny, a jego parametry elektryczne (przenikalność elektryczna względna i konduktywność) opisane są równaniem Debye'a. Parametry elektryczne zostały przeliczone dla częstotliwości 6 GHz. Artykuł przedstawia właściwości dielektryczne tkanki dla fantomu piersi. Zmiany patologiczne obrazujące nowotwór gruczołu piersiowego naniesione są na sztuczne modele piersi, o których mowa w pracy.
EN
The aim of this paper is the application of microwave tomography to breast cancer detection. In order to investigate the problem, the authors assumed that the model of breast is homogeneous and its electrical parameters i.e. dielectric constant and conductivity are described (approximately) by Debye's formula. The model, its dimensions and electrical parameters calculated for frequency of 6 GHz. This article introduced the approach to the dielectric properties of breast tissue inside the breast phantom. Artificial changes, such as changes to models illustrating the tumor may be achieved on the healthy breast phantoms, as referred to in the workplace.
first rewind previous Strona / 1 next fast forward last
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.