Search
Filters
total: 624
filtered: 586
Search results for: FINITE DIFFERENCE TIMEDOMAIN METHOD
-
Applications of the discrete green's function in the finite-difference time-domain method
PublicationIn this paper, applications of the discrete Green's function (DGF) in the three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain (FDTD) method are presented. The FDTD method on disjoint domains was developed employing DGF to couple the subdomains as well as to compute the electromagnetic field outside these subdomains. Hence, source and scatterer are simulated in separate subdomains and updating of vacuum cells, being of little...
-
Application of hybrid finite-difference mode-matching method to analysis of structures loaded with axially-symmetrical posts
PublicationW artykule przedstawiono nową metodę hybrydową do analizy układów falowodowych zawierających dowolne konfiguracje obiektów osiowo-symetrycznych. Metoda oparta jest na połączeniu metody różnic skończonych, metody dopasowania rodzajów oraz iteracyjnej procedury rozpraszania. W pracy przedstawiono badania zbieżności metody. Uzyskane wyniki numeryczne porównano z wynikami odniesienia. Duża zgodność wyników potwierdziła poprawność opracowanego...
-
Hybrid finite-difference/mode-matching method for analysis of scattering from arbitrary configuration of rotationally-symmetrical posts
PublicationW artykule przedstawiona została metoda hybrydowa pozwalająca na analizę zjawiska rozpraszania od dowolnej konfiguracji obiektów o osiowej symetrii. Proponowana metoda oparta jest na reprezentacji obiektu lub dowolnej konfiguracji obiektów poprzez zastępczy obiekt kulisty ze znanymi warunkami brzegowymi. W analizie pojedynczego obiektu wykorzystana została metoda hybrydowa stanowiąca połączenie metody różnic skończonych z metodą...
-
Application of a hybrid finite difference-mode matching method to the analysis of circular cavities loaded with cylindrical metallic objects
PublicationW artykule przedstawiono badania rezonatorów cylindrycznych zawierających obiekty cylindryczne o dowolnym przekroju poprzecznym z wykorzystaniem metody hybrydowej stanowiącej połączenie metody różnic skończonych z metodą dopasowania rodzajów. W ramach badań określono częstotliwości rezonansowe dla wybranych struktur rezonatorów. Wyniki numeryczne zostały zweryfikowane eksperymentalnie.
-
Analysis of scattering from arbitrary configuration of cylindrical objects using hybrid finite-difference mode-matching method
PublicationW artykule przedstawiono nową metodę hybrydową stanowiącą połączenie metody różnic skończonych z metodą dopasowania rodzajów, pozwalającą na analizę obiektów cylindrycznych o dowolnym przekroju poprzecznym. W prezentowanej metodzie poszczególne obiekty reprezentowane są poprzez wielorodzajową macierz impednacyjną zdefiniowaną na powierzchni bocznej zastępczego cylindra zawierającego badany obiekt. Celem określenia parametrów rozproszenia...
-
Finite-difference analysis of a loaded hemispherical resonator
PublicationPrzedstawiono analizę osiowo symetrycznej struktury otwartego rezonatora he-misferycznego zawierającego warstwowe ośrodki dielektryczne. W analizie wy-korzystano metodę różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD). Wcelu osiągnięcia wysokiej dokładności obliczeń zastosowano zaawansowane me-tody modelowania warunków brzegowych i granicznych.
-
Simple and accurate field interpolation in finite difference methods
PublicationW artykule wprowadzono nową metodę interpolacji pól w metodzie różnic skończonych. Metoda jest prosta i daje wyniki bardziej dokładne niż w przypadku interpolacji liniowej. Proponowana metoda interpolacji może zostać użyta do poprawienia dokładności takich metod, jak subgridding.
-
The finite-difference simulation of x-rays propagation through a system of lenses
PublicationThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of 33 aluminum X-ray refractive lenses is considered. For solving the problem, a finite-difference method is suggested and investigated. It is shown that very small steps of the difference grid are necessary for reliable computation of propagation of X-ray waves through the system of lenses. It is shown that the wave phase is a function very quickly increasing...
-
On the convergence of a nonlinear finite-difference discretization of the generalized Burgers–Fisher equation
PublicationIn this note, we establish analytically the convergence of a nonlinear finite-difference discretization of the generalized Burgers-Fisher equation. The existence and uniqueness of positive, bounded and monotone solutions for this scheme was recently established in [J. Diff. Eq. Appl. 19, 1907{1920 (2014)]. In the present work, we prove additionally that the method is convergent of order one in time, and of order two in space. Some...
-
Efficient finite difference analysis of microstructured optical fibers [on line]
PublicationW pracy przedstawiono nową technikę numerycznej analizy mikrostruktur światłowodowych. Technika ta polega na połączeniu metody różnic skończonych i dyskretnych rozwinięć funkcyjnych. Pozwala to na zmniejszenie rozmiaru macierzy powstających przy analizie problemu, a jednocześnie na bezpośrednią implementację radiacyjnych warunków brzegowych. Testy algorytmu przeprowadzono dla kilku wybranych struktur, uzyskując bardzo dobrą zgodność...
-
Optimizing the computation of a parallel 3D finite difference algorithm for graphics processing units
PublicationThis paper explores the possibilities of using a graphics processing unit for complex 3D finite difference computation via MUSTA‐FORCE and WENO algorithms. We propose a novel algorithm based on the new properties of CUDA surface memory optimized for 2D spatial locality and compare it with 3D stencil computations carried out via shared memory, which is currently considered to be the best approach. A case study was performed for...
-
Finite difference approximations for nonlinear first order partial differential equations
PublicationKlasyczne rozwiązania nieliniowych równań różniczkowych o pochodnych cząst-kowych pierwszego rzędu są aproksymowane za pomocą równań quasiliniowych uk-ładów równań różniczkowych. Dowód zbieżności wykorzystuje metody porównawcze
-
Finite-difference time-domain analyses of active cloaking for electrically-large objects
PublicationInvisibility cloaking devices constitute a unique and potentially disruptive technology, but only if they can work over broad bandwidths for electrically-large objects. So far, the only known scheme that allows for broadband scattering cancellation from an electrically-large object is based on an active implementation where electric and magnetic sources are deployed over a surface surrounding the object, but whose ‘switching on’...
-
On the convergence of a finite-difference discretization à la Mickens of the generalized Burgers–Huxley equation
PublicationIn this note, we establish the property of convergence for a finite-difference discretization of a diffusive partial differential equation with generalized Burgers convective law and generalized Hodgkin–Huxley reaction. The numerical method was previously investigated in the literature and, amongst other features of interest, it is a fast and nonlinear technique that is capable of preserving positivity, boundedness and monotonicity....
-
The finite difference methods of computation of X-rays propagation through a system of many lenses
PublicationThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of many beryllium X-ray refrac- tive lenses is considered. In order to calculate the propagation of electromagnetic in the optical sys- tem, two differential equations are considered. First equation for an electric field of a monochromatic wave and the second equation derived for complex phase of the same electric The propagation of X-ray waves through an optical system...
-
A simple finite difference approach using unstructured meshes from FEM mesh generators.
PublicationPrezentujemy metodologię używania dwuwymiarowych różnic skończonych wykorzystujących siatki trójkątne z metody FEM. Określiliśmy wyrażenia opisujące pierwsząi drugą pochodną w oparciu o wartości pól w saśiednich punktach. Metodę przetestowaliśmy na strukturze rezonatora z prostokątnym rdzeniem dielektrycznym.
-
A fast high-resolution 3-D Finite Difference Time-Domain scheme with macromodels.
PublicationZaprezentowano szybki trójwymiarowy wysokorozdzielczy algorytm różnic skończonych w dziedzinie czasu. Zwiększona rozdzielczość osiągnięta została poprzez połączenie standardowego schematu FDTD z makromodelami silnie zagęszczonych objętości stworzonych przez zastosowanie redukcji rzędu modelu. Nowy schemat FDTD z makromodelami jest wyprowadzony. Koszt numeryczny nowej metody jest wyestymowany. Doskonałe wyniki zostały zaobserwowane...
-
Efficient Multiscale Finite Difference Frequency Domain Analysis Using Multiple Macromodels with Compressed Boundaries
PublicationW niniejszym artykule zaprezentowany został nowatorski pomysł na zmniejszenie numerycznej złożoności metody różnic skończonych przy użyciu wielu makromodeli. Skuteczność techniki macromodelingu zależy od liczby portów modelu. Aby zwiększyć efektywność algorytmu, próbki pola na granicy makromodeli są zastępowane przez amplitudy wielomianów Legendre'a. Przedefiniowanie problemu w taki sposób powoduje znaczną redukcję czasu analizy....
-
Approximate analytical boundary conditions for efficient finite difference frequency domain simulations in cylindrical coordinates
PublicationW artykule zaprezentowano prostą technikę analizy rezonatora otwartego. Algorytm łączy w sobie metodę różnic skończonych i rozwinięć funkcyjnych , umożliwiając implementację warunków brzegowych symulujących otwartą przestrzeń. Metoda testowana była w analizie rezonatorów o różnych wymiarach,a otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z rezultatami innych metod.
-
A new conformal radiation boundary condition for high accuracy finite difference analysis of open waveguides
PublicationW publikacji zaprezentowano nowe warunki brzegowe przeznaczone dla precyzyjnej analizy otwartych prowadnic falowych metodą różnic skończonych. Praca zawiera również liczne przykłady zastosowania proponowanej techniki oraz porównanie otrzymanych rezultatów numerycznych z wynikami otrzymywanymi przy użyciu innych metod.
-
Projection framework for hybrid methods derived from finite difference operators in time and frequency domain
PublicationW artykule przedstawiono ogólną koncepcję tworzenia algorytmów hybrydowych na bazie operatorowego sformułowania metody różnic skończonych. Wykorzystano koncepcję projekcji ortogonalnej w przestrzeni skończeniewymiarowej w celu modyfilacji pierwotnego sformułowania.
-
Existence and uniqueness of monotone and bounded solutions for a finite-difference discretization a` la Mickens of the generalized Burgers–Huxley equation.
PublicationDeparting from a generalized Burgers–Huxley partial differential equation, we provide a Mickens-type, nonlinear, finite-difference discretization of this model. The continuous system is a nonlinear regime for which the existence of travelling-wave solutions has been established previously in the literature. We prove that the method proposed also preserves many of the relevant characteristics of these solutions, such as the positivity,...
-
3-D finite-difference time-domain modelling of ground penetrating radar for identification of rebars in complex reinforced concrete structures
PublicationThis paper presents numerical and experimental investigations to identify reinforcing bars using the ground penetrating radar (GPR) method. A novel element of the paper is the inspection of different arrangements of reinforcement bars. Two particular problems, i.e. detection of few adjacent transverse bars and detection of a longitudinal bar located over or under transverse reinforcement, have been raised. An attention was also...
-
Analysis of waveguide junctions containing axially-symetrical posts using hybrid finite-difference mode-matching technique
PublicationArtykuł opisuję hybrydową metodę analizy złącz falowodowych zawierających osiowo-symetryczne obiekty rozpraszające. Metoda jest oparta na metodzie dopasowania rodzajów oraz metodzie różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości.
-
Modelowanie przepływu ustalonego niejednostajnego w sieciach kanałów otwartych z uwzględnieniem obiektów hydrotechnicznych
PublicationW pracy sformułowano zagadnienie brzegowe dla równania energii opisującego przepływ ustalony niejednostajny i przedstawiono sposób jego rozwiązania przy pomocy metody różnicowej. Zaproponowana metoda obliczeń nadaje się do analizy przepływu w dendrycznych i pierścieniowych sieciach kanałów otwartych. Ponadto na przykładzie przelewu prostokątnego zaproponowano metodę uwzględnienia w obliczeniach zabudowy hydrotechnicznej. Słowa...
-
Dyskretno-ciągła metoda modelowania układów dynamicznych
PublicationW artykule przedstawiono oryginalną metodę modelowania układów dyskretno-ciągłych. Metoda polega na dyskretyzowaniu układu trójwymiarowego jedynie w dwóch wybranych kierunkach. W trzecim z kierunków układ pozostaje ciągły. Otrzymany w ten sposób model jest modelem dyskretno-ciągłym. Opisany jest za pomocą równań różniczkowych cząstkowych. Ogólne równania różnicowe układu dyskretnego otrzymano, wykorzystując metodę sztywnych elementów...
-
Asynchronous time difference of arrival (ATDOA) method
PublicationA new method for a location service in the asynchronous wireless sensor networks is outlined. This method, which is called asynchronous time difference of arrival (ATDOA), enables calculation of the position of a mobile node without knowledge of relative time differences (RTDs) between measuring sensors. The ATDOA method is based on the measurement of time difference of arrival between the node and the same sensor at the discrete...
-
GPU-accelerated finite element method
PublicationIn this paper the results of the acceleration of computations involved in analysing electromagnetic problems by means of the finite element method (FEM), obtained with graphics processors (GPU), are presented. A 4.7-fold acceleration was achieved thanks to the massive parallelization of the most time-consuming steps of FEM, namely finite-element matrix-generation and the solution of a sparse system of linear equations with the...
-
ANALIZA NUMERYCZNA WPŁYWU POZIOMU MORZA NA PRZEBIEG WEZBRAŃ W NADMORSKICH CIEKACH POWIERZCHNIOWYCH NA PRZYKŁADZIE POTOKU STRZYŻA W GDAŃSKU
PublicationW dzisiejszych czasach coraz większym problemem stają się podtopienia na terenach zurbanizowanych. Biorąc to pod uwagę, należy większą wagę przyłożyć do prawidłowego obliczania przepustowości koryta. Jednym z czynników wpływających na nie są warunki na odpływie. W przypadku potoków nadmorskich zależą one ściśle od poziomu morza. W pracy podjęto próbę wyznaczenia wpływu poziomu morza na przebieg wezbrań w nadmorskich ciekach powierzchniowych....
-
Wideband Macromodels in Finite Element Method
PublicationThis letter proposes a novel projection technique for accelerating Finite Element Method simulations. The algorithm is based on the Second-order Arnoldi Method for Passive Order Reduction (SAPOR). It involves generation of two projection bases and thanks to this it is applicable to the systems of equations, which contain the quadratic frequency-dependence in the input term, that arise when projection is applied locally in the selected...
-
A Review: Applications of the Spectral Finite Element Method
PublicationThe Spectral Finite Element Technique (SFEM) has Several Applications in the Sciences, Engineering, and Mathematics, which will be Covered in this Review Article. The Spectral Finite Element Method (SFEM) is a Variant of the Traditional Finite Element Method FEM that Makes use of Higher Order Basis Functions (FEM). One of the most Fundamental Numerical Techniques Employed in the Numerical Simulation is the SFEM, which Outperforms...
-
Simulation of unsteady flow over floodplain using the diffusive wave equation and the modified finite element method
PublicationWe consider solution of 2D nonlinear diffusive wave equation in a domain temporarily covered by a layer of water. A modified finite element method with triangular elements and linear shape functions is used for spatial discretization. The proposed modification refers to the procedure of spatial integration and leads to a more general algorithm involving a weighting parameter. The standard finite element method and the finite difference...
-
Macromodels for Efficient Analysis of Open-Region Problems Using the Finite Element Method
PublicationThis paper presents a local model-order reduction, called macromodeling, applied to speed-up the simulations of open-region problems, analyzed by means of finite element method. This technique is illustrated by a numerical example, which deals with a dielectric resonator antenna (DRA). The obtained results show that the proposed approach is reliable and can significantly increase the standard finite element method efficiency.
-
Wideband Model Order Reduction for Macromodels in Finite Element Method
PublicationAbstract: This paper presents a novel algorithm for accelerating 3D Finite Element Method simulations by introducing macromodels created in local model order reduction in the selected subdomains of the computational domain. It generates the projection basis for a compact system of equations associated with a separate subdomain. Due to non-linear frequency dependency in the Right Hand Side (RHS), the standard reduction methods do...
-
Multi-core and Multiprocessor Implementation of Numerical Integration in Finite Element Method
PublicationThe paper presents techniques for accelerating a numerical integration process which appears in the Finite Element Method. The acceleration is achieved by taking advantages of multi-core and multiprocessor devices. It is shown that using multi-core implementation with OpenMP and a GPU acceleration using CUDA architecture allows one to achieve the speedups by a factor of 5 and 10 on a CPU and GPUs, respectively.
-
Jacobi and gauss-seidel preconditioned complex conjugate gradient method with GPU acceleration for finite element method
PublicationIn this paper two implementations of iterative solvers for solving complex symmetric and sparse systems resulting from finite element method applied to wave equation are discussed. The problem under investigation is a dielectric resonator antenna (DRA) discretized by FEM with vector elements of the second order (LT/QN). The solvers use the preconditioned conjugate gradient (pcg) method implemented on Graphics Processing Unit (GPU)...
-
Analysis of Corrugated Coaxial Line with the Use of Body of Revolution and Finite Element Method
PublicationA combination of the body-of-revolution and finite element methods is utilized to the analysis of coaxial lines with corrugated rod and wall. Both periodic and non-periodic structures can be investigated. As the structure is axially symmetrical the two dimensional scalar-vector finite element method can be used, which allows for the investigation of complex geometries and is computationally efficient. A generalized impedance matrix...
-
GPU-Accelerated 3D Mesh Deformation for Optimization Based on the Finite Element Method
PublicationThis paper discusses a strategy for speeding up the mesh deformation process in the design-byoptimization of high-frequency components involving electromagnetic field simulations using the 3D finite element method (FEM). The mesh deformation is assumed to be described by a linear elasticity model of a rigid body; therefore, each time the shape of the device is changed, an auxiliary elasticity finite-element problem must be solved....
-
Application of the distributed transfer function method and the rigid finite element method for modelling of 2-D and 3-D systems
PublicationIn the paper application of the Distributed Transfer Function Method and the Rigid Finite Element Method for modelling of 2-D and 3-D systems is presented. In this method an elastic body is divided into 1-D distributed parameter elements (strips or prisms). The whole body (divided into strips or prism) is described by a set of coupled partial differential equations. Solving this equations in the state space form it is possible...
-
GPU Acceleration of Multilevel Solvers for Analysis of Microwave Components With Finite Element Method
PublicationThe letter discusses a fast implementation of the conjugate gradient iterative method with ${rm E}$-field multilevel preconditioner applied to solving real symmetric and sparse systems obtained with vector finite element method. In order to accelerate computations, a graphics processing unit (GPU) was used and significant speed-up (2.61 fold) was achieved comparing to a central processing unit (CPU) based approach. These results...
-
Local mesh morphing technique for parametrized macromodels in the finite element method
PublicationThis paper presents a novel approach for enhancing the efficiency of the design process of microwave devices by means of the finite element method. It combines mesh morphing with local model order reduction (MOR) and yields parametrized macromodels that can be used to significantly reduce the number of variables in the FEM system of equations and acceleration of computer simulation. A projection basis for local reduction is generated...
-
Solution of the dike-break problem using finite volume method and splitting technique
PublicationIn the paper the finite volume method (FVM) is presented for the solution of two-dimensional shallow water equations. These equations are frequently used to simulate the dam-break and dike-break induced flows. The applied numerical algorithm of FVM is based on the wave-propagation algorithm which ensures a stable solution and simultaneously minimizes the numerical errors. The dimensional decomposition according to the coordinate...
-
Diagonalized Macromodels in Finite Element Method for Fast Electromagnetic Analysis of Waveguide Components
PublicationA new technique of local model-order reduction (MOR) in 3-D finite element method (FEM) for frequency-domain electromagnetic analysis of waveguide components is proposed in this paper. It resolves the problem of increasing solution time of the reduced-order system assembled from macromodels created in the subdomains, into which an analyzed structure is partitioned. This problem becomes particularly relevant for growing size and...
-
Locking effects in finite elemnt method
PublicationIn the present paper a short survey of the locking effect literature is given. As this area of scientific research is still developing, the author of the paper restricted it to about 70 papers. This study is proposed as an introduction to the comprehensive investigation of locking effects.
-
Local Mesh Deformation for accelerated parametric studies based on the Finite Element Method
PublicationThis paper presents an approach for enhancing the efficiency of two-dimensional Finite Element Method analysis in parametric studies or optimisation process of microwave components. The new approach involves local mesh deformation applied near the elements that are modified during computations. Since in the proposed approach the topology of the mesh remains unchanged, a new mesh does not have to be generated from scratch when the...
-
Simulations of Shear Zones and Cracks in Engineering Materials Using eXtended Finite Element Method
PublicationNumerical simulations of cracks and shear zones in quasi-brittle materials are presented. Extended Finite Element Method is used to describe both cracks and shear zones. In a description of tensile cracks, a Rankine criterion is assumed. A discrete Mohr-Coulomb law is adopted for simulations of shear zones. Results of simple numerical tests: unixial tension, bending and biaxial compression are demonstrated.
-
Processing of point cloud data retrieved from terrestrial laser scanning for structural modeling by Finite Element Method
PublicationFinite Element Method is one most popular contemporary method of strength analysis. The method is an advanced method for solving differential equations, based on discretization, which means that area is divided into finite elements. Each finite element has a solution of the equation approximated by specific functions and performing the actual calculations only for nodes of this division. Finite Element Method is widely used in...
-
SSFR Test of Synchronous Machine for Different Saturation Levels using Finite-Element Method
PublicationIn this paper the StandStill Frequency Response characteristics (SSFR) of saturated synchronous generator (SG) have been calculated using Finite Element Method (FEM) analysis. In order to validate proposed approach for unsaturated conditions FEM simulation from Flux2D software has been compared with the measurements performed on the 10 kVA, 4- poles synchronous machine ELMOR GCe64a of salient rotor construction, equipped with a...
-
An Enhanced Reduced Basis Method for Wideband Finite Element Method Simulations
PublicationIn this paper, we present a novel strategy for selecting expansion points in the reduced basis method. A single computation of the error estimator is used to select a few expansion points in the multi-parameter space simultaneously. The number of selected points is determined adaptively, based on the accuracy of the current reduced model. The reliability and efficiency of this proposed approach are illustrated by numerical tests...
-
Study of the Effectiveness of Model Order Reduction Algorithms in the Finite Element Method Analysis of Multi-port Microwave Structures
PublicationThe purpose of this paper is to investigate the effectiveness of model order reduction algorithms in finite element method analysis of multi-port microwave structures. Consideration is given to state of the art algorithms, i.e. compact reduced-basis method (CRBM), second-order Arnoldi method for passive-order reduction (SAPOR), reduced-basis methods (RBM) and subspace-splitting moment-matching MOR (SSMM-MOR)