پراکندگی الکترومغناطیسی در مدل های متقارن محوری دو بعدی
شبیه سازی پراکندگی الکترومغناطیسی برای یک جسم با تقارن دورانی پیوسته را میتوان در مدلهای متقارن محوری دوبعدی به جای سه بعدی انجام داد تا زمان و منابع محاسباتی را به شدت کاهش دهد. در این پست وبلاگ، ما در مورد چگونگی شبیهسازی وقوع موج صفحه دلخواه در مدلهای متقارن محوری دو بعدی با استفاده از بسط موج صفحه در مختصات استوانهای بحث میکنیم.
فرمولاسیون میدان پراکنده در شبیه سازی های الکترومغناطیسی
هنگامی که یک موج الکترومغناطیسی در حال انتشار به یک جسم برخورد می کند، برهمکنش با جسم معمولاً خواص انتشار موج اصلی را تغییر می دهد. این نوع رویداد پراکندگی اغلب در مهندسی ، مایکروویو و نوری مورد توجه است. برای تسهیل شبیهسازی دقیق پراکندگی الکترومغناطیسی، ماژول RF و ماژول اپتیک موج، افزونههای نرمافزار COMSOL Multiphysics، فرمولبندی مناسب میدان پراکنده را ارائه میکنند که در آن میدان کل به عنوان مجموع میدان پسزمینه تعریفشده توسط کاربر نوشته میشود. میدان پراکنده ای که با شبیه سازی حل خواهد شد. گزینه های رایج برای زمینه پس زمینه شامل موج صفحه و پرتو گاوسی است. شما همچنین انعطاف پذیری برای تعریف یک زمینه پس زمینه دلخواه را دارید.
گسترش موج صفحه در مختصات استوانه ای
موج صفحه بیشترین استفاده را دارد. با این حال، برخلاف مدلهای دوبعدی و سه بعدی، نمیتوانیم میدان پسزمینه را در یک مدل متقارن محوری دوبعدی بهعنوان یک موج صفحهای که در جهت دلخواه منتشر میشود، تنظیم کنیم، زیرا تقارن چرخشی را میشکند. خوشبختانه، با ترفندهایی که در اینجا می خواهیم نشان دهیم، می توانیم به یک میدان پس زمینه موج مسطح در یک مدل متقارن محوری دوبعدی دست یابیم.
بررسی پراکندگی یک کروی پرولاتی و شبیه سازی پراکندگی الکترومغناطیسی
شبیه سازی پراکندگی الکترومغناطیسی به عنوان یک مثال عینی، ما از COMSOL Multiphysics برای مطالعه پراکندگی یک کروی پرولات نقره در محدوده فرکانس مادون قرمز از 5 تا 50 تراهرتز استفاده خواهیم کرد. ابتدا یک کروی پرولات با نیم محور و . ویژگی نوری نقره در محدوده فرکانس مربوطه را می توان از کتابخانه مواد پیدا کرد. شرط مرزی امپدانس را می توان بر روی سطح کروی اعمال کرد زیرا رسانایی نقره در این محدوده فرکانس بالا است در حالی که ما هنوز می خواهیم تلفات کوچک را در نظر بگیریم. لایههای کاملاً منطبق (PML) روی مرزهای بیرونی اضافه میشوند تا تشعشعات خروجی را جذب کنند.
آموزش comsol پراکندگی الکترومغناطیسی
در مرحله بعد، هر جزء از میدان پسزمینه را همانطور که قبلاً در یک عدد حالت ثابت ازیموتال مشتق شده بود، تعریف میکنیم و از آنها به عنوان میدان الکتریکی پسزمینه در فرمولبندی پراکندگی استفاده میکنیم. در زیرگره Variables سطح مقطع پراکندگی را نیز تعریف کردیم که انتگرال سطحی بردار Poynting است.
از طرف دیگر، میتوانیم از مجموعه دادههای Revolution 2D برای رسم میدان پراکنده به صورت سه بعدی استفاده کنیم. توجه داشته باشید که بهطور پیشفرض، مجموعه دادههای Revolution 2D به سادگی مجموعهای از ارزشگذاری مجدد را پیادهسازی میکند، که در آن وابستگی زاویهای نادیده گرفته میشود. وابستگی صحیح را می توان به صورت دستی با فعال کردن متغیرهای Define در زیر تب Advanced در تنظیمات مجموعه داده Revolution 2D اضافه کرد. این یک متغیر به نام rev1phi را برای زاویه ازیموتال فعال می کند.
نتیجه گیری
میتوانید برای آموزش کامسول اقدام کنید.
در این پست وبلاگ، روشی را برای شبیهسازی خواص پراکندگی یک جسم چرخشی تحت تحریک موج صفحه با استفاده از یک مدل متقارن محوری دوبعدی معرفی کردیم. در مقایسه با شبیه سازی کامل سه بعدی، پاداش های فوق العاده ای برای انجام شبیه سازی به این روش وجود دارد. هزینه های حافظه محاسباتی و زمان حداقل یک مرتبه کوچکتر است. بنابراین می توان از مش ریز برای دستیابی به دقت شبیه سازی بسیار بالا استفاده کرد. علاوه بر این، از آنجایی که نیاز به RAM کم است در حالی که تعدادی از پارامترها باید جابجا شوند، استفاده از ویژگی Batch Sweep برای اجرای همزمان چندین شبیهسازی میتواند مزیت قابلتوجهی داشته باشد، اگرچه ما به صراحت آن را در اینجا نشان ندادیم. در مدل مثال خود، ما محاسبه میدان پراکنده و مقطع پراکندگی را نشان دادیم، اما سایر مقادیر مورد علاقه مرتبط با یک مشکل پراکندگی، مانند الگوی تابش میدان دور، را نیز می توان به دست آورد. در نهایت، باید توجه داشته باشیم که برای پیگیری فاکتور فاز مرتبط با شماره حالت هنگام محاسبه مقادیر مختلف فیزیکی، باید احتیاط کرد.
