Aplicación del Método de Descomposición de Dominios empleando soluciones asintóticas para problemas de radiación y dispersión electromagnética en plataformas complejas

Abstract

El desarrollo de esta Tesis se ha centrado fundamentalmente en tres aspectos, comenzando por el cálculo RCS de enormes superestructuras. Ofreciendo una alternativa rápida y precisa, en aplicaciones que demandan simulaciones intensivas de elevada carga de trabajo. Mediante la metodología de óptica física iterada (IPO), se logran alcanzar unas aceleraciones sorprendentes y unos excelentes resultados, estimando elementos cruciales como cavidades y pequeños elementos radiantes, de manera precisa. Implementando una solución quasi-full-wave, en base a su elevada rigurosidad, mediante la resolución iterada de la MFIE. En segundo lugar, se han incorporado algoritmos de trazado de rayos (ray tracing) avanzados para la síntesis de imágenes tridimensionales con renderizado en tiempo real sobre hardware dedicado (GPU). Mediante la librería NVIDIA OptiX API, es posible realizar todas las tareas de trazado de rayos (de elevado coste computacional), requeridas para la detección de colisiones y determinación de visibilidades. Proporcionando el desarrollo de herramientas capaces de identificar el despejamiento y los sectores ciegos (blind sectors) para todo tipo de sistemas a bordo de buques, aviones o cualquier otra plataforma portante. Por último, se ha obtenido un software de simulación electromagnética multipropósito, unificado bajo una misma formulación SIE, capaz de combinar métodos full-wave, basados en el método de los momentos (MoM) y el multilevel fast multipole algorithm (MLFMA). Junto a métodos quasi-full-wave, como el que se desarrolla en esta Tesis, basados en la metodología IPO. Esta solución permite abordar enormes problemas electromagnéticos, de manera rápida y precisa mediante la metodología DDM.

This Thesis has focused fundamentally on three aspects, beginning with the RCS calculation of huge superstructures. Providing a fast and accurate alternative, in applications that demand high workload intensive simulations. Using the iterative physical optics methodology (IPO), amazing accelerations and excellent results are achieved, estimating crucial elements such as cavities and small radiating elements, precisely. Implementing a quasi-full-wave solution, based on its high stringency, through the iterated resolution of the MFIE. Secondly, advanced ray tracing algorithms have been incorporated for the synthesis of three dimensional images with real-time rendering on dedicated hardware (GPU). Using the NVIDIA OptiX API library, it is possible to apply all the acceleration power that graphics processing hardware allows to perform ray tracing tasks (with high computational cost), required for collision detection and visibility determination. Providing a computational acceleration and the development of a toolkit to identify clearance and blind sectors (field of vision), for different sensors, antennas and all kinds of systems on board ships, planes or any other supporting platform. Finally, a multipurpose electromagnetic simulation software has been obtained. Able to combine full-wave methods, based on the method of moments (MoM) and the multilevel fast multipole algorithm (MLFMA). Along with quasi-full-wave methods, such as the one developed in this Thesis, based on IPO methodology. This strategy solves huge electromagnetic problems with the precision of full-wave techniques and the drastic reduction in computation time of optical physics and DDM scheme.