RT Dissertation/Thesis
T1 Análisis electromagnético de estructuras finitas de tipo periódico mediante el método de los elementos finitos
A1 Martínez Fernández, Ignacio
AB In recent years, Computational Electromagnetics (CEM) has madegreat advances. Advances motivated by new needs after the adoptionof these simulation techniques by the industry.This adoption allows the companies to shorten the design cycles,cutting the investigation and research cost, and improving the timeto market.The adoption of these techniques together with the increasing computingcapacity available is the cause that these problems to whichthese techniques are applied to became more and more complex,either due to the properties of the materials used or the electricalsize they can achieve. A good example is the Square KilometerArray (SKA [1]), where the electrical size and the complexity ofthe constituent elements are clearly a challenging problem.The main objective of this work is to study the available substructuringtechniques and develop a solver that allows us to tackleelectromagnetic problems with regular periodicities, like the antennaarray present in the SKA.For achieving this objective we have divide the work in the componentsused, the type of mesh and formulation, the algorithmsdeveloped, and the methodology used to develop these algorithms.The first block shows the formulation based on Finite ElementMethod, expanding the equations and going through the steps thatcompose the Finite Element Method.The next block details the four developed algorithms, explainingthe main common points to all the algorithms developed and thekey points of each one of them that allow us to save operations.The third block presents the methodology used in the developmentof these algorithms, showing the main key points related tocode verification. The methodology uses test in four levels: unittesting, integration testing, system testing and application testing.This way we can detect and correct errors in the early phases ofdevelopment, also allowing us to check the implementation of thecode.These three blocks have allowed us to develop the different solverseach with its own advantages and disavantages, and each one improvesthe savings in calculations of its predecesor. All these proposedalgorithms enable us to study the truncation effects of thefinite periodic problems.
AB En los últimos años la Computación ElectroMagnética (CEM) hatenido grandes avances, motivados por nuevas necesidades tras laadopción de estas técnicas de simulación por parte de la industria.La adopción de las simulaciones permite acortar ciclos de diseño,reduciendo costes de desarrollo de los productos y aumentando suvelocidad de llegada al mercado.La adopción de estas técnicas junto con la creciente capacidadcomputacional disponible provoca que los problemas a los que seapliquen estas técnicas sean cada vez más complejos, ya sea porlos materiales empleados o por el tamaño eléctrico que puedenalcanzar. Un buen ejemplo es el Square Kilometer Array (SKA[1]), donde el tamaño eléctrico y la complejidad de los elementosconstituyentes resultan a todas luces un problema desafiante.El principal objetivo de este trabajo es estudiar las técnicas desubestructuración disponibles para ser capaces de desarrollar unalgoritmo de resolución que nos permita abordar problemas con periodicidades regulares, como las agrupaciones de antenas presentesen el SKA.Para abordar el problema hemos dividido el trabajo en elementosempleados, cómo la formulación o el tipo de mallado, los propiosalgoritmos desarrollados, y la metodología empleada para desarrollarlos.En el primer bloque se expone la formulación empleada, basada enel Método de los Elementos Finitos, prestando especial detalle aldesarrollo de las ecuaciones y a los diferentes pasos del Método delos Elementos Finitos.El siguiente bloque recorre los cuatro algoritmos desarrollados, explicandolos principales puntos comunes a todos ellos y los puntosclave que permiten el ahorro de operaciones.El tercer bloque presenta la metodología empleada en el desarrollode estos algoritmos, incidiendo en los principales puntos de comprobaciónpara la verificación del código desarrollado. La metodologíaemplea pruebas en cuatro niveles: unitarias, integración, sistema yaplicación. De esta manera somos capaces de detectar los erroresy corregirlos en fases tempranas del desarrollo, además de podercomprobar la correcta implementación del código.Estos tres bloques han servido para desarrollar cuatro algoritmosde resolución con distintas ventajas e inconvenientes, incrementandoel ahorro de operaciones en cada uno de ellos. Los métodospropuestos permiten el estudio del efecto de borde en los problemascon periodicidad finita.
YR 2020
FD 2020-07
LK https://hdl.handle.net/10016/32091
UL https://hdl.handle.net/10016/32091
LA spa
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RD 1 sept. 2024