Etudes d'un modèle temporel efficace pour la simulation d'objets communicants contenant des milieux complexes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Etudes d'un modèle temporel efficace pour la simulation d'objets communicants contenant des milieux complexes

Studies of a time-domain effective for simulating communicating objects containing complex media

Résumé

During this PhD project, we worked on time-domain numerical techniques in electromagnetism for analysing structures that include complex media. We used transmission-line matrix method (TLM) as a computational method to implement a general electromagnetic simulator. Then, it was validated by several comparisons with analytical solutions and measurements. To facilitate the simulations of complex geometry, we developed a graphical user interface (GUI). After that, we developed a complete theoretical analysis for numerical dispersion phenomena and stability conditions for the TLM model, when dealing with complex media. This provides the possibility to optimize the computer resources according to the required level of accuracy. The next problem we tackled was the low-frequency problem in time-domain techniques for which the time step becomes very small; as a result, the simulation time becomes exhaustive. We proposed some novel solutions by applying mapping techniques. These are based on modifying the metric tensor of the space and time frame and transforming the problem into a well-posed one. Finally, in the last part of the thesis, we performed comparison between FDTD and TD-TLM methods in simulating structures with highly contrasted media in terms of constitutive parameters. This study confirms that the TLM method has a significantly better convergence than FDTD. This is explained by the local character of the TLM algorithm. This difference in convergence was also observed for irregular (structured) meshing, when adjacent mesh size ratio increases.
Au cours de ce projet de thèse, nous avons travaillé sur les techniques numériques dans le domaine temporel en électromagnétisme pour les structures comprenant des matériaux complexes. Nous avons utilisé la méthode "Transmission-Line Matrix" (TLM) comme une méthode de calcul pour mettre en oeuvre un simulateur électromagnétique général. Ensuite, nous l'avons validé par plusieurs comparaisons avec des solutions analytiques et des mesures. Pour faciliter les simulations de structures géométriques complexes, nous avons développé une interface utilisateur graphique (GUI) pour le simulateur. Nous avons développé une analyse théorique complète des phénomènes de dispersion numériques et les conditions de stabilité du modèle TLM lorsque des milieux complexes sont impliqués. Cela permet d'optimiser les ressources de l'ordinateur en fonction du niveau de précision requis. L'autre problème que nous avons abordé est celui en basse fréquence dans les techniques du domaine temporel. En effet, le pas temporel requis devient en général très petit et fait exploser le temps de calcul. Pour ce problème classique, nous avons proposé des solutions nouvelles en appliquant des techniques de cartographie. Ces solutions sont proposées sur la base de la modification du tenseur métrique de l'espace et du temps et la transformation du problème en un problème bien posé. Enfin, dans la dernière partie du projet nous avons effectué la comparaison entre les méthodes FDTD et TD-TLM en simulant des structures avec des milieux très contrastés en termes de paramètres constitutifs. Cette étude confirme que la TLM possède une convergence plus rapide que la FDTD. On peut l'expliquer par la nature locale de l'algorithme TD-TLM. Cette différence de convergence a été aussi nettement observée en présence de maillages irréguliers (structurés), lorsque le rapport des tailles de maille augmente.
Fichier principal
Vignette du fichier
2014telb0334_Ijjeh Abdelrahman.pdf (9.42 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-01206239 , version 1 (28-09-2015)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01206239 , version 1

Citer

Abdelrahman Ijjeh. Etudes d'un modèle temporel efficace pour la simulation d'objets communicants contenant des milieux complexes. Electromagnetism. Télécom Bretagne; Université de Bretagne Occidentale, 2014. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01206239⟩
181 Consultations
219 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More