Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення
A combination of asymptotic approach and computational modeling is used for solution of problem to create the media with the prescribed electrodynamic characteristic, in particular, a refraction coefficient. The initial diffraction problem is considered under the assumptions ka << 1, d >>...
Gespeichert in:
Datum: | 2010 |
---|---|
1. Verfasser: | |
Format: | Artikel |
Sprache: | Ukrainian |
Veröffentlicht: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2010
|
Schlagworte: | |
Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/16196 |
Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Zitieren: | Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення / М.І. Андрійчук // Відбір і оброб. інформації: Міжвід. зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 32(108). — С. 9-15. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-16196 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-161962011-02-09T12:03:03Z Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення Андрійчук, М.І. Поля та сигнали у неоднорідних середовищах A combination of asymptotic approach and computational modeling is used for solution of problem to create the media with the prescribed electrodynamic characteristic, in particular, a refraction coefficient. The initial diffraction problem is considered under the assumptions ka << 1, d >> a, where a is the size of the particle and d is the distance between the neighboring particles. Impedance boundary conditions are assumed on the boundaries of small particles. The results of numerical simulation show good agreement with the theory. They open a way to numerical implementation of the method for creating media with a desired refraction coefficient. 2010 Article Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення / М.І. Андрійчук // Відбір і оброб. інформації: Міжвід. зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 32(108). — С. 9-15. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. 0474-8662 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/16196 517.956 uk Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Ukrainian |
topic |
Поля та сигнали у неоднорідних середовищах Поля та сигнали у неоднорідних середовищах |
spellingShingle |
Поля та сигнали у неоднорідних середовищах Поля та сигнали у неоднорідних середовищах Андрійчук, М.І. Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
description |
A combination of asymptotic approach and computational modeling is used for solution of problem to create the media with the prescribed electrodynamic characteristic, in particular, a refraction coefficient. The initial diffraction problem is considered under the assumptions ka << 1, d >> a, where a is the size of the particle and d is the distance between the neighboring particles. Impedance boundary conditions are assumed on the boundaries of small particles. The results of numerical simulation show good agreement with the theory. They open a way to numerical implementation of the method for creating media with a desired refraction coefficient. |
format |
Article |
author |
Андрійчук, М.І. |
author_facet |
Андрійчук, М.І. |
author_sort |
Андрійчук, М.І. |
title |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
title_short |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
title_full |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
title_fullStr |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
title_full_unstemmed |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
title_sort |
моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення |
publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
publishDate |
2010 |
topic_facet |
Поля та сигнали у неоднорідних середовищах |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/16196 |
citation_txt |
Моделювання середовищ із заданим коефіцієнтом заломлення / М.І. Андрійчук // Відбір і оброб. інформації: Міжвід. зб. наук. пр. — 2010. — Вип. 32(108). — С. 9-15. — Бібліогр.: 9 назв. — укp. |
work_keys_str_mv |
AT andríjčukmí modelûvannâseredoviŝízzadanimkoefícíêntomzalomlennâ |
first_indexed |
2025-07-02T17:32:28Z |
last_indexed |
2025-07-02T17:32:28Z |
_version_ |
1836557322057416704 |
fulltext |
ISSN 0474-8662. . 2010. . 32 (108) 9
517.956
. .
A combination of asymptotic approach and computational modeling is used for solution of
problem to create the media with the prescribed electrodynamic characteristic, in particular, a
refraction coefficient. The initial diffraction problem is considered under the assumptions ka << 1,
d >> a, where a is the size of the particle and d is the distance between the neighboring particles.
Impedance boundary conditions are assumed on the boundaries of small particles. The results
of numerical simulation show good agreement with the theory. They open a way to numerical
implementation of the method for creating media with a desired refraction coefficient.
Key words: scattering by small bodies, asymptotic approach, refraction coefficient, numerical
modeling.
,
. -
ka << 1, d >> a, a – , d – .
. -
,
.
: , ,
, .
( -
)
[1]. -
-
. -
-
[2, 3].
,
n2(x, ) . , -
. -
[4, 5].
[6] 1ka , 1/ 3( )d O a , (1/ )M O a , a –
; k = 2 / – ; d – ,
M – D R3.
Sm m Dm . [7]
:
( )m
m
h x
a
, (2 ) / 3( )d O a , 2
1M O
a
, (0,1) , (1)
m – , ( )m mh h x , m mx D , ( ) ( )h x C D –
D , Im 0h .
u0 R3,
. ,
(0,1) , Dm – a xm, 1 m M.
. . , 2010
ISSN 0474-8662. Information Extraction and Proces. 2010. Issue 32 (108)10
. -
2 2 2
0[ ( )] 0Mk n x u 3
1
\
M
m
m
R D , (2)
M
m M
u u
N mS , 1 m M , (3)
0M Mu u v , (4)
u0 – (2)–(3) M = 0 ( )
ik xe , Mv , .
[6] , (2)–(4) –
0
1
( ) ( ) ( , ) ( )
m
M
M m
m S
u x u x G x y y dy , (5)
G(x, y) – M = 0, m(y) –
.
“ ” ue, m :
( )( ) : ( , ) : ( ) : ( ) ( , ) ( )
m
m
e e e M m
S
u x u x a u x u x G x y y dy , 3x R . (6)
m(y) , -
[7], a 0. ( ) ( )h x C D ( Im 0h )
– , p D – D , ( )p – -
p. ,
2
1( ) ( ) [1 (1)] , 0
p
p N x dx o a
a
, (7)
( ) 0N x – D . [7] ( 1) -
, ( )u x ( )eu x , 0a :
( )
0
lim || ( ) ( ) || 0e C Da
u x u x , (8)
u(x) :
0( ) ( ) 4 ( , ) ( ) ( ) ( )
D
u x u x G x y h y N y u y dy . (9)
[6] , -
D (7).
.
ue. (5) :
0
1 1
( ) ( ) ( , ) [ ( , ) ( , ) ( )
m
M M
M m m m m
m m S
u x u x G x x Q G x y G x x y dy , (10)
( )
m
m m
S
Q y dy . (11)
( , )G x y [6] mQ
[7], (10) :
ISSN 0474-8662. . 2010. . 32 (108) 11
0
1
( ) ( ) ( , ) (1)
M
M m m
m
u x u x G x x Q o , 0a , | |mx x a . (12)
Qm(x)
24 ( ) ( ) [1 (1)], 0m m e mQ h x u x a o a , (13)
m :
( ) ( )
[1 (1)], 0m e m
m
h x u x
o a
a
. (14)
ue(x)
( ) 2
0
1,
( ) ( ) 4 ( , ) ( ) ( ) [1 (1)]
M
j
e m m e m
m m j
u x u x G x x h x u x a o . (15)
(9) u(x) -
, M , , 10 , 5bM b .
– -
(9) (15)
-
.
-
. ue (15) , -
: ( )m e mu u x . ,
2
0
1,
4 ( , ) ( ) , 1,2,...,
M
j j j m m m
m m j
u u G x x h x u a j M . (16)
, – -
. [6] ,
a .
(9)
[8], :
0
1,
4 ( , ) ( ) ( ) | |
P
j j j p p p p p
p m j
u u G x x h y N y u , 1,2,...,p P , (17)
P – ( ) p, yp – p, | p | – p. -
, p D, p O(d1/2).
(17) -
, (16), P << M.
, (15) -
(9). , -
[7]
.
.
-
[9].
(16) .
-
: 2 ( )n x 2
0 ( )n x ( 2
0 ( )n x – -
) , M ( , -
, a ), 2
( )M xn
n2(x) , , 5%–10%.
ISSN 0474-8662. Information Extraction and Proces. 2010. Issue 32 (108)12
2 ( )n x
[6]. ,
2 ( )Mn x
? -
. [6].
1.
2
0 ( )n x 2 ( )n x ,
2 2 2
0 1 2( ) [ ( ) ( )] ( ) ( )p x k n x n x p x ip x . (18)
2.
( ) 4 ( ) ( )p x h x N x (19)
[7] (1), h(x):
1 2( ) ( ) ( )h x h x ih x , (20)
1 2 1 24 [ ( ) ( )] ( ) ( ) ( )h x ih x N x p x ip x . (21)
1
1
( )
( ) ( )
4
p xN x h x , 2
2
( )
( ) ( )
4
p xN x h x . (22)
(22) h1(x), h2(x) N(x)
1 2{ ( ), ( ), ( )}h x h x N x , -
( ) 0N x , 2 ( ) 0h x . , , ( )N x ,
h1 h2 (22). ,
2Im ( ) 0n x 2Im 0p p , 2 0h ,
0N . , 1 2( ) ( ) 0p x p x , 1 2( ) ( ) ( ) 0N x h x h x .
( ) constN x N , (23a)
1
1
( )
( )
4
p xh x
N
, 2
2
( )
( )
4
p xh x
N
. (23 )
N(x), h1(x) h2(x) (23) 2
.
3.
, -
, D,
.
D p, -
, y(p),
2
1( ) ( )
p
p N x dx
a
(24)
Dm a xm, [b] – b > 0,
(0,1) . (2 ) / 3( )O a
,
( )mh x
a
.
ISSN 0474-8662. . 2010. . 32 (108) 13
[6], ,
D , n2(x)
, , a 0.
3
:
1. a .
2. D, -
, 3.
, 1, 2 , , -
,
.
N(x). -
, D p.
-
.
2
0 ( )n x 2 ( )n x – . h1 h2
(23 ). ( )p D, -
( )mh x
a
.
(24) , , ,
, .
, : -
D , -
, .
-
2 ( )n x .
1
P
p
p
D ( p -
), D – 0,5Dl , D .
D , 2
0 ( ) 1n x , -
– 2 ( ) 2 0.01n x i . ( )p
(24). , 3M -
( )p . , 2 ( )n x M -
2 21
1 02
4
( )
Mh
n x n
k
,
2 1
2 2
4
( )
Mh
n x
k
(25)
2
1 ( )n x 2
2 ( )n x .
1 2, 1 2( )pM M ,
3
1 1M 3
2 2M . , ( )p a ,
1M 2M (25) -
2
1 ( )n x 2
2 ( )n x .
. 1 2 ( )n x
a ( ) 5N x ( . 1–3 -
ISSN 0474-8662. Information Extraction and Proces. 2010. Issue 32 (108)14
, – -
). -
,
M1, M2, ( )p .
, M1 M2
( )p . -
-
.
N = 20 N = 50 . 2 3
.
D -
. -
, . 1–3, M -
, .
. 4. y 3 M .
N(x) = 5, – N(x) = 20, – N(x) = 50.
D
.
. 2.
2( )n x , ( ) 20N x .
. 3.
2( )n x , ( ) 50N x .
, -
-
a. (2 ) / 3( )O a
d . -
d,
, . ,
N(x) = 5, a = 0,01, -
d 0,1359,
d – 0,12 0,16 5 4
. ,
-
d -
.
, (2 ) / 3( )O a ,
. 1.
2( )n x , ( ) 5N x .
. 4.
a
N(x).
ISSN 0474-8662. . 2010. . 32 (108) 15
d . ,
D.
D, (24). ( )p , -
M .
, 3( )M
0,5Dl .
, -
, d.
d, (2 ) / 3a .
,
-
-
,
-
-
. -
-
. –
, , -
, . -
,
( )h x
a
,
.
. . (
, ) .
1. Lyshevski S. E. MEMS and NEMS: Systems, Devices and Structures // CRC Press, Boca Raton,
FL, 2002. – 722 p.
2. Ramm A. G. Wave scattering by Small Bodies of Arbitrary Shapes // World Scientific. –
Singapore, 2005. – 294 p.
3. Ramm A. G. Inverse Problem // Springer. – Berlin, 2005. – 286 p.
4. Properties of left-handled metamaterials: negative refraction, and focusing / T. M. Gregorchyk,
C. D. Moss, Lu Jie, Chen Xudong, J. (Jr.) Pacheco, Jin Au Kong // Microwave Theory and
Techniques, IEEE Transactions on. – 2005. – 53, 9. – P. 2956–2967.
5. Hansen R. C. Negative refraction without negative index // Antennas and Propagation, IEEE
Transactions on. – 2008. – 56, 2. – P. 402–404.
6. Ramm A. G. Many Body Wave Scattering by Small Bodies and Applications // J. Math. Phys. –
2007. – 48, 10. – P. 103–511.
7. Ramm A. G. Wave Scattering by Many Small Particles Embedded in a Medium // Physics Letters
A. – 2008. – 372. – P. 3064–3070.
8. Ramm A. G. A Collocation Method for Solving Integral Equations // Intern. J. Comput. Sci. and
Mathem. – 2009. – 3, 2. – P. 222–228.
9. Andriychuk M. I., Ramm A. G. Numerical solution of many-body wave scattering problem for
small particles // Proc. of XIVth Int. Seminar / Workshop DIPED-2009. Lviv, Ukraine, September
21–24, 2009. – Lviv, 2009. – P. 77–81.
. . . , 01.03.2010
lD = 0,5
a N( p)
0,02 92 4 5
0,01 198 5 6
0,008 253 6 7
0,005 425 7 8
0,001 2494 13 14
УДК 517.956
М. І. Андрійчук
МОДЕЛЮВАННЯ СЕРЕДОВИЩ ІЗ ЗАДАНИМ КОЕФІЦІЄНТОМ ЗАЛОМЛЕННЯ
|