• Title, Summary, Keyword: 유한영역

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2D Finite Difference Time Domain Method Using the Domain Decomposition Method (영역분할법을 이용한 2차원 유한차분 시간영역법 해석)

  • Hong, Ic-Pyo
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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    • v.17 no.5
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    • pp.1049-1054
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    • 2013
  • In this paper, two-dimensional(2-D) Finite Difference Time Domain(FDTD) method using the domain decomposition method is proposed. We calculated the electromagnetic scattering field of a two dimensional rectangular Perfect Electric Conductor(PEC) structure using the 2-D FDTD method with Schur complement method as a domain decomposition method. Four domain decomposition and eight domain decomposition are applied for the analysis of the proposed structure. To validate the simulation results, the general 2-D FDTD algorithm for the total domain are applied to the same structure and the results show good agreement with the 2-D FDTD using the domain decomposition method.

Applications to the FDTD Technique for Modeling and Characterization of Microstrip Based Discontinuity Structure (마이크로 스트립에 기초한 불연속 선로의 모델링 및 해석을 위한 유한차분법의 적용)

  • Kim, Yoonsuk
    • Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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    • v.5 no.2
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    • pp.91-102
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    • 2002
  • 불연속 전송선로를 해석하기 위한 유용한 방법으로서 유한요소법이나 공간도메인법등과 같은 주파수영역 해석법과 선로제작에 기초한 파라미터 측정법등이 사용된다. 시간영역의 유한차분법은 한번의 모의실험을 통해 주파수 의존적인 파라미터값을 구할수있어 불연속선로를 해석하는데 매우 효과적이다. 본 논문에서는 마이크로 스트립에 기초한 몇가지 형태의 2 포트 불연속 회로망 즉, 케스케이된 스텝 불연속 선로와 레이스트렉 지연선 및 단일 스터브 필터에 대한 정확한 모델링과 해석을 위하여 시간영역의 유한차분법의 적용방법이 논의된다. 2 포트 회로망으로 구성된 평면형 마이크로 스트립 불연속선로를 해석하기 위하여 일반적으로 분산 파라미터에 기초한 해석절차가 사용된다. 주파수 의존적인 분산 파라미터는 시간영역의 유한차분법에 의해 모니터된 입사, 반사 및 투과된 전압으로 부터 고속푸리에 변환을 통해 얻어지고, 또한 그 결과를 공간-스펙트랄 방법 및 모멘트 방법의 결과와 비교함으로써 시간영역의 유한차분법이 다양한 형태의 불연속 선로에 성공적으로 적용됨을 볼 수 있다.

Time-domain Elastic Full-waveform Inversion Using One-dimensional Mesh Continuation Scheme (1차원 유한요소망 연속기법을 이용한 시간영역 탄성파의 역해석)

  • Kang, Jun Won
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.26 no.4
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    • pp.213-221
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    • 2013
  • This paper introduces a mesh continuation scheme for a one-dimensional inverse medium problem to reconstruct the spatial distribution of elastic wave velocities in heterogeneous semi-infinite solid domains. To formulate the inverse problem, perfectly-matched-layers(PMLs) are introduced as wave-absorbing boundaries that surround the finite computational domain truncated from the originally semi-infinite extent. To tackle the inverse problem in the PML-truncated domain, a partial-differential-equations(PDE)-constrained optimization approach is utilized, where a least-squares misfit between calculated and measured surface responses is minimized under the constraint of PML-endowed wave equations. The optimization problem iteratively solves for the unknown wave velocities with their updates calculated by Fletcher-Reeves conjugate gradient algorithms. The optimization is performed using a mesh continuation scheme through which the wave velocity profile is reconstructed in successively denser mesh conditions. Numerical results showed the robust performance of the mesh continuation scheme in reconstructing target wave velocity profile in a layered heterogeneous solid domain.

A Study on Using Finite Difference-Time Domain Modeling of Electromagnetic Wave Propagation for Thickness Determination and Rebar Detection in Concrete Specimens (유한차분 시간영역법을 이용한 콘크리트의 두께측정과 철근위치 탐사를 위한 전자기파 전파 모델링)

  • 임홍철;조윤범
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.12 no.4
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    • pp.639-648
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    • 1999
  • 레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더법을 이용하는데 영향을 주는 요인들을 연구하고, 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링 하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 4개의 시편과 두께는 100㎜로 동일하고 피복두께가 다른 3개의 시편을 3차원으로 모델링 하였다. 두께 측정 모델링 결과에서는 계산영역의 셀간격과 입사파의 파장/콘크리트 시편의 두께값이 모델링의 정확성에 미치는 영향을 알 수 있었다. 철근이 있는 시편의 모델링에서는 0.08%∼0.5%의 오차로 철근의 위치를 확인할 수 있었다.

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Wave Scattering Analysis of Scatterers Submerged in Water by Using a Hybrid Numerical Approach (수중 산란체의 수치적 산란해석)

  • 김재환;김세환
    • The Journal of the Acoustical Society of Korea
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    • v.19 no.4
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    • pp.84-92
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    • 2000
  • In this paper, numerical scattering analysis for submerged scatterers is performed using finite and infinite elements. Unbounded domain is truncated into finite domain and finite elements are used in the domain. Infinite elements, So called Infinite Wave Envelope Elements (IWEE) which possess wave-like behavior, are used to take into account the infinite domain on the truncated boundary Scattering from rigid sphere is taken as an example and the effects of the order and mesh size of finite elements, size of finite element model and the order of IWEE are investigated. Quadratic finite element, refined mesh and higher order IWEE are recommended to improve the non-reflection boundary condition in the numerical scattering analysis.

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Analysis of Magnetic field with Line Source by Coupling FEM and Analytical Solution (유한요소법과 해석해의 결합에 의한 선전류 문제의 해석)

  • Cho, Jin-Seok;Kim, Young-Sun;Lee, Ki-Sik
    • Proceedings of the KIEE Conference
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    • pp.55-59
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    • 2004
  • 유한요소법을 이용하여 전자장을 해석할 경우 전류원이 전 영역에 비해 극히 작은 영역이면, 요소분할 과정에서 소스부분을 세분하여야 하므로 결국 미지수의 증가를 가져오게 된다. 또한, 선전류 문제의 경우 2차원 유한 요소 해석이 용이하지 않다. 이를 보안하기 위해 본 논문에서는 소스가 선전류이고 관심 영역이 선전류원으로부터 떨어져 있는 경우, 소스 영역은 해석해를 적용하여 유한요소법과 결합하는 방법을 제시하였다. 해석적인 해는 원통좌표계에서 반정에 대한 멱함수와 회전각도에 대한 삼각함수의 곱의 형태로 표현된다. 이때 두 종류의 적분 상수가 있는데, 이는 경계상의 포텐셜값과 유한요소법의 경계 적분항을 푸리에급수로 전개한 계수로 표현된다. 제안한 알고리즘의 검증을 위하여 해석해가 존재하는 모델을 설정하여 해석적인 방법, 기존의 유한요소 법 및 결합 방법에 의한 해를 비교 검증하였다.

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Variational Calculations for Higher Order Mode Cut-off Frequencies of Symmetrical Striplines by the Conformal Mapping (등각사상에 의한 대칭 스트립 전송선의 고차모드 차단주파수의 변분적 계산)

  • 양현규;이상설
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.13 no.2
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    • pp.170-175
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    • 2002
  • The cut-off frequencies of higher order modes in a symmetrical stripline are calculated using the variational finite element method combined with the conformal mapping. The conformal mapping is used to Improve the modeling of the infinite transverse extents of a stripline. And then the finite element method is employed to solve the variational equation in the transformed finite region. Comparisons with numerical results found in the literature validate the presented method.

Analysis of Microstrip Circuit using FDTD and Signal Processing (시간영역 유한차분법과 신호처리 기법을 사용한 마이크로스트림 회로 해석)

  • 장홍주;장상건;방성일
    • Journal of the Korea Industrial Information Systems Research
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    • v.4 no.1
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    • pp.110-116
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    • 1999
  • In this paper, signal processing is utilized to reduce the computational time which is one of weak point of FDTD(finite difference time domain) method. Compared with the direct FDTD. combination of FDTD and signal processing achieves the same type of accuracy in much shorter time The combination method spends 140 minutes to analyze the frequence characteristics of the microstrip lowpass filter while the direct FDTD consumes about 900 minutes. To verify the obtained results, microstrip lowpass filter is fabricated on dielectric substrate and the measured results are compared with the analyzed results. It is shown that measured results are in good agreement with the theoretical results.

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Acoustic Characteristics Analysis of piezoelectric Underwater Acoustic Sensors Using Finite Element Method. (유한요소법을 이용한 압전 수중음향센서의 음향특성 해석)

  • Son Sun Bong;Kim Jae Hwan
    • Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference
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    • pp.253-256
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    • 2000
  • 본 연구에서는 유한요소법(FEM)을 이용하여 압전 수중음향센서의 모델링 및 음향특성을 해석하였다. 압전 복합구조 수중음향센서의 해석에서 기본적인 압전-탄성 구조물과 유체-구조물의 연성해석을 위한 유한요소 정식화를 하였으며 무한영역의 음향유체를 처리하기 위하여 IWEE(Infinite Wave Envelop Element)를 도입하였다. Topilz형 수중음향센서를 수중 산란체로 볼 경우 입사파가 산란체의 표면을 가진할 때 산란체로부터 발생되는 산란파는 IWEE로 인하여 무한 유체영역에서의 산란파의 감소특성을 갖게되어 무한영역을 유한영역으로 나눈 인위적인 경계에서 반사가 일어나지 않게 되므로 산란파의 음압을 정확히 구할 수 있었다. 또한, 이러한 산란해석을 바탕으로 입사파에 대한 음향센서 내부의 전기적 응답특성인 RVS(Receiving Voltage Signal)를 구하였다. 이러한 일련의 연구 과정들은 소나(SONAR) 시스템을 정확히 해석하고 음향특성을 예측하는 데 큰 도움이 될 것이다.

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Analysis of Vibration of a Simple Plate In a Medium-to-High Frequency Range With Power Flow Finite Element Method (파워흐름유한요소법에 의한 중고주파수 영역에서 단순 평판의 진동 해석)

  • Seo, Seong-Hoon;Hong, Suk-Yoon;Kil, Hyun-Gwon;Huh, Young
    • Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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    • v.16 no.2
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    • pp.125-131
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    • 2003
  • In this paper Power Flow Finite Element Method(PFFEM) has been implemented to analyze the vibration of a plate in mid and high frequency ranges. In order to solve the vibration energy governing equation in Power Flow Analysis(PFA), The Finite Element Method(FEM) was used as a numerical tool. It allowed one to predict the distribution of displacement and Intensity in the plate vibrating at mid and high frequencies. The results were compared with the analytical solutions and the approximate FEM solutions. The comparison showed that PFFEM can be an effective tool to analyze the structural vibration in mid and high frequency ranges.