Dielektrik kaplamalar için genel empedans sınır koşulları ve tahribatsız muayenede uygulanması

Abstract

Bu tezin amacı, mükemmel elektrik ya da magnetik iletken bir cismin üzerine yerleştirilmiş değişken kalınlıklı ince dielektrik kaplamaları modelleyen Genelleştirilmiş Empedans Sınır Koşulları (GIBC) türetmektir. Bu kaplanmış cisimler için elektromagnetik saçılma problemi hem TM hem de TE polarizasyonlarında iki boyutlu olarak ele alınarak, kaplama kalınlığına göre üçüncü mertebeye kadar GIBC ifadeleri elde edilmiştir. Kaplamanın malzeme özellikleriyle birlikte eğrilik, kalınlık gibi geometrik özelliklerini de taşıyan bu ifadeleri türetmek için "ölçeklendirilmiş asimptotik açılımlar" denilen bir yaklaşım buradaki probleme uyarlanmıştır. Tezin ikinci aşamasında, GIBC ifadelerinin geçerliliğini göstermek için ilgili düz saçılma problemi, uygun varyasyonel formüller yazılarak sonlu elemanlar yöntemiyle çözülmüştür. Ayrıca, kaplamanın iç yüzeyi üzerinde köşe tekillikleri bulunması durumuna özel bir önem verilmiş ve bu durum için varyasyonel formüller yeniden düzenlenmiştir. Simülasyon sonuçları göstermektedir ki, üçünçü mertebe yaklaşıklık kullanıldığında, sadece regüler yüzeylere sahip kaplamalar için değil aynı zamanda iç yüzeyinde köşe tekillikleri bulunan kaplamalar için geliştirilen sonlu elemanlar yöntemi, kalınlığı gelen dalganın dalga boyunun onda birinden küçük olan kaplamalar için, hem Dirichlet hem de Neumann durumlarında iyi sonuçlar üretmektedir.xvii Tezin son aşamasında ise, şekli bilinmeyen mükemmel elektrik (magnetik) iletken bir cisim üzerindeki ince dielektrik kaplamanın kalınlık değişiminin belirlenmesine dair ters saçılma problemi ele alınmıştır. GIBC ifadelerinin içinden kalınlık fonksiyonunu çekmek için öncelikle yine GIBC ifadelerinde yer alan toplam alan ve toplam alanın normal ve teğetsel türevlerini hesaplamak gerekir. Tek-katmanlı potensiyel gösterimi aracılığıyla ölçülmüş data kaplama yüzeyine kadar analitik devam ettirilerek, GIBC ifadelerinde geçen bu alanlar elde edilmiştir. Sonrasında ise kaplama kalınlığı için karşılaşılan nonlineer diferansiyel denklem sistemleri, kalınlık fonksiyonu bir üssel seriye açılarak, Newton-Raphson yöntemiyle iteratif olarak çözülmüştür. Sunulan bu yaklaşımın doğruluk ve geçerliliği çeşitli sayısal örneklerle gösterilmiştir.