A surface dipole-based framework for fast and efficient solution of electromagnetic scattering problems

Bu tez, Momentler Metodu (MoM) çerçevesinde formüle edilen büyük ölçekli elektromanyetik saçılma problemlerinin çözümüne yönelik yüzey tabanlı hızlı bir yöntem önermektedir. Çok Seviyeli Hızlı Çokkutup Yöntemi'nin paralelleştirme ve düşük frekanslardaki sınırlamalarını hedef alan bu yaklaşımda, geleneksel Rao-Wilton-Glisson (RWG) taban fonksiyonları, alt bölge yüzeylerine düzgün biçimde yerleştirilmiş Hertz dipolleri ile temsil edilir. Bu yapısal sadeleştirme, çeviri işlemlerini kolaylaştırmakta, uygulama verimliliğini artırmakta ve paralel hesaplamayı desteklemektedir. Yöntem üç aşamadan oluşur: RWG taban fonksiyonlarıyla modellenmiş özgün akımın dipollere eşlenmesi, alanların Green fonksiyonu aracılığıyla iletilmesi ve yerel alanların ters eşleme yoluyla yeniden inşası. Sayısal sonuçlar hem alt bölge hem de tüm problem düzeyinde sunulmaktadır. Doğruluk önce izole kutu etkileşimleri üzerinde test edilmiş, ardından farklı frekanslarda mükemmel iletken bir küre üzerindeki tam saçılma problemi ile doğrulanmıştır. Önerilen yöntem; MoM, hacim tabanlı bir dipol yaklaşımı ve analitik Mie serisi çözümü ile karşılaştırılmış ve tüm durumlarda yüksek düzeyde uyum göstermiştir. Python dilinde, Numba aracılığıyla Tam Zamanında (JIT) derleme destekli paralelleştirme ile geliştirilen uygulama, pratik açıdan verimli sonuçlar sunmaktadır. Gelecek çalışmalar, simetri tabanlı çeviri tekrar kullanımını, operatör modellemede makine öğrenmesi tekniklerini ve GPU hızlandırmasını araştırabilir. Bu yönüyle yöntem, donanım dostu elektromanyetik benzetimler için güçlü paralelleşebilirliğe sahip umut vadeden bir adaydır.