خلاصه خبر: مدل¬سازی تغییرات تصادفی پارامترهای محیطی در حل عددی میدان¬های الکترومغناطیسی به روش FDTD تصادفی (S-FDTD)

• عنوان: مدل¬سازی تغییرات تصادفی پارامترهای محیطی در حل عددی میدان¬های الکترومغناطیسی به روش FDTD تصادفی (S-FDTD)
• ارائه‌کننده: خدیجه معصوم نیا بیشه
• استاد راهنما: دکتر کیوان فرورقی
• استاد ناظر داخلی اول: دکتر زهرا اطلس باف
• استاد ناظر داخلی دوم: دکتر بیژن عباسی آرند
• استاد ناظر خارجی اول: دکتر محمد صادق ابریشمیان (دانشگاه: خواجه نصیر )
• استاد ناظر خارجی دوم: دکتر جلیل راشد محصل (دانشگاه: تهران )
• استاد مشاور اول: دکتر محسن غفاری میاب
• استاد مشاور دوم: TEXT
• نماینده تحصیلات تکمیلی: TEXT
• مکان: : اتاق 351 (دانشکده مهندسی مکانیک – طبقه سوم)
• تاریخ: 98/06/23
• ساعت: 10:00

چکیده: با توجه به این مسئله که امروزه روش¬های عددی به یکی از ابزارهای ضروری و کارآمد در تحلیل مسائل الکترومغناطیسی تبدیل شده¬اند، تلاش¬های روزافزونی برای بهبود وتوسعه¬ی هر چه بیشتر این روش¬ها صورت گرفته است. از جمله¬ی تلاش¬های انجام شده در این راستا در سال¬های اخیر، وارد کردن نوسانات پارامترهای مختلف محیط در شبیه¬سازی¬های الکترومغناطیسی است. در این پایان¬نامه ما با معرفی دو روش جدید بسیار سریع و کارآمد یکی در حوزه¬ی زمان و دیگری در حوزه¬ی فرکانس توانستیم نوسانات پارامترهای ورودی را مستقیما وارد شبیه¬سازی های الکترومغناطیسی کرده و اثر آن را بر پارامترهای خروجی بیابیم. روش حوزه¬ی زمان معرفی شده روش تصادفی هندسی تفاضل محدود حوزه¬ی زمان (GS-FDTD ) نامیده می¬شود که تغییرات تصادفی پارامترهای هندسی مدل را مستقیما در روش FDTD وارد می¬کند. روش GS-FDTD برای بدست آوردن نوسانات میدان¬های الکتریکی و نرخ جذب خاص در مدل¬های بیوالکترومغناطیسی از بافت¬های بدن و همچنین یک برش دو بعدی از سر انسان با ابعاد تصادفی مورد استفاده قرار گرفته¬است. مقایسه¬های انجام شده بین نتایج بدست آمده از روش GS-FDTD با روش زمان¬بر مونت کارلو (که بعنوان روش معیار در آنالیزهای آماری در نظر گرفته می¬شود) نشان می¬دهد که این روش تک اجرا و بسیار سریع، میانگین و واریانس میدان¬های الکترومغناطیسی را با دقت خوبی تخمین می¬زند. روش حوزه¬ی فرکانس معرفی شده روش تفاضل محدود حوزه¬ی فرکانس تصادفی ( S-FDFD ) نام دارد که برای وارد کردن تغییرات تصادفی خواص الکتریکی در روش FDFD معرفی شده است. اهمیت و کارآمدی روش S-FDFD زمانی برجسته می-شود که ما نیازمند پاسخ تک فرکانس یا بازه¬ی باریکی از فرکانس در محیط¬هایی با پارامترهای تصادفی باشیم. این روش نیز برای بدست آوردن نوسانات میدان¬های الکتریکی و نرخ جذب خاص در مدل¬های بیوالکترومغناطیسی از بافت¬های بدن و همچنین یک برش دو بعدی از سر انسان اما این بار با خواص الکتریکی تصادفی مورد استفاده قرار گرفته¬ است. در مقایسه با نتایج بدست آمده از روش مونت کارلو روش S-FDFD نتایج قابل قبولی بدست می¬دهد. هر دو روش GS-FDTD و S-FDFD تحلیل های تصادفی را به طور قابل توجه¬ای سرعت می¬بخشند و جایگزین بسیار مناسبی برای روش زمان¬بر مونت کارلو، بخصوص در کاربردهایی که در آن¬ها یک تقریب خام اولیه از تاثیر نوسانات پارامترها نیاز است، محسوب می¬شوند. علاوه بر روش¬های ارائه شده، محاسبه¬ی واریانس SAR در روش تصادفی تفاضل محدود حوزه¬ی زمان ( S-FDTD ) نیز بهبود بخشیده شده و از آن برای محاسبه¬ی واریانس SAR در یک مدل واقعی سه¬بعدی از سر انسان ناشی از نوسانات خواص الکتریکی بافت¬ها استفاده شده است.
کلمات کلیدی: تحلیل تصادفی، نرخ جذب خاص، بافت های زیستی، واریانس، روش تفاضل محدود حوزه زمان، روش تفاضل محدود حوزه فرکانس، روش تفاضل محدود حوزه زمان تصادفی، روش تفاضل محدود حوزه فرکانس تصادفی، روش تصادفی هندسی تفاضل محدود حوزه¬ی زمان، روش مونت کارلو