Doctoral Thesis

Numerical solutions of EMC problems of small airplanes

Main document 4.86 MB Thesis 1.7 MB

FEKTDoctoral ThesisStudent: Ing. Vladimír Šeděnka, Ph.D.Acad. year: 2013/2014

Leader: prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Opponents: prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc., prof. Ing. Miloš Mazánek, CSc.

The dissertation describes actual problems in certifying small airplanes, which are to be solved by numerical modeling of the airplanes. The work is closely linked to the European project HIRF-SE, which deals with this problem. The essential part of the work is devoted to describing design of two modules within the HIRF SE framework: time-domain finite-element solver BUTFE and its excitation module BUTFE_EXC. The thesis describes solution of absorbing boundary conditions, dispersive media, anisotropy and thin wire approximation. Special attention is devoted to a proper approximation of thin wires with sharp bends. Current implementation of the approximation leads to overlaps of wire segments.

Language

English

State

Defended (thesis was successfully defended)

Grade

P

Faculty

Department

Study branch

Electronics and Communications (PK-EST)

Classification by leader
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Předložená disertační práce je zaměřena na metodu konečných prvků v časové oblasti (Time Domain Finite Elements, TDFE) a na její využití pro modelování elektromagnetických polí uvnitř letadel s kompozitním pláštěm. Pozornost je věnována jednak dílčímu vylepšení metody TDFE, jednak její vhodné implementaci a integraci do virtuálního syntetického prostředí, v němž jsou letadla testována z hlediska elektromagnetické slučitelnosti (Electromagnetic Compatibility, EMC).

O aktuálnosti tématu svědčí zahrnutí výzkumu, který je v disertační práci popisován, do evropského projektu High Intensity Radiated Field – Synthetic Environment (HIRF-SE). V rámci tohoto projektu Ing. Šeděnka vytvořil softwarový modul BUT-FE, v němž je metoda TDFE prakticky implementována. Pro přímou integraci modulu do syntetického elektromagnetického prostředí, v němž jsou letadla virtuálně testována, vyvinul Ing. Šeděnka všechna potřebná softwarová rozhraní.

Na Web of Science lze dohledat dva časopisecké články, u nichž je V. Šeděnka uveden jako hlavní autor. První článek, který je výsledkem spolupráce s univerzitou Sapienza v Říme a Lékařskou univerzitou v Gdaňsku, popisuje využití TDFE právě pro virtuální testování EMC. Druhý článek je komparativní studií zaměřenou na porovnání globálních algoritmů multi-kriteriální stochastické optimalizace. K druhému článku se váží na Web of Science dvě citace.

Původní přínos předložené disertační práce spatřuji ve dvou oblastech:

• Byl vypracován původní přístup k modelování ohnutých vodičů, který lépe vystihuje fyzikální podstatu elektromagnetických jevů v jeho okolí;

• Byla metodicky popsána implementace metody TDFE, vhodná k integraci metody do rozsáhlých softwarových systémů.

Práce Ing. Šeděnky byla vysoce oceněna partnery v konsorciu projektu HIRF-SE. Rovněž jako školitel si práce Ing. Šeděnky velice vážím a plně ji doporučuji k obhajobě.



Classification by opponent
prof. Ing. Jarmila Dědková, CSc.

viz posudek ve formátu pdf



File inserted by the reviewer Size
Dědková_Posudek_Šeděnka.pdf 112.27 kB

Classification by opponent
prof. Ing. Miloš Mazánek, CSc.

viz posudek ve formátu pdf



File inserted by the reviewer Size
Mazánek_posudek_Šeděnka.pdf 2.67 MB

Keywords

electromagnetic compatibility, finite element method, high intensity radiated pulse, HIRF-SE, Amelet-HDF, HDF, absorbing boundary condition, dispersion, anisotropy, thin wire approximation