Общая характеристика работы
Актуальность темы. Настоящая работа относится к разделу релятивистской электродинамики, хотя линейные скорости вращения рассматриваемых целей далеки от скорости света в вакууме. Сущность релятивизма заключается в необходимости учета эффектов возникающих вследствие движения среды распространения, а также неинерциальности системы отсчета, связанной с ней, относительно которой наблюдатель находится в покое. Эти эффекты оказываются малыми на фоне прочих, но являются целевыми в данном исследовании. Актуальность такой постановки заключается в возможности реализации точной неразрушающей радиодиагностики вращающихся элементов роторных машин. Затронутый вопрос также актуален для бесконтактной радио расходометрии движущихся по трубам жидкостей или газов.
Решение задачи падения электромагнитных волн на движущуюся границу раздела двух сред, является важнейшим этапом развития затронутой проблемы. В 1967 году аналитическим способом были получены коэффициенты отражения волн разных поляризаций при падении на границу полупространства движущуюся сонаправлено и противоположно направлено волновому вектору. Квазистационарная аппроксимация отраженных от движущегося зеркала электромагнитных волн, описана в работе Миллотта 1991 года. Спустя короткое время, была решена задача рассеяния электромагнитных волн на однородном цилиндре, движущемся вдоль своей оси симметрии. Логичным развитием данной проблемы, явилось решение задачи дифракции электромагнитных волн на движущемся вдоль своей оси симметрии неоднородном цилиндре. В работах М. Раффетто рассматривается осевое движение эллиптического многослойного цилиндра. Следующим этапом, явилось решение проблемы рассеяния на вращающемся бесконечном круглом цилиндре с различными электрофизическими свойствами (работы Шиозавы, Ван Владела, Де Зуттера). Решение дифракционной задачи вращающейся сферы, было получено, с использованием различных аналитических техник, как для диэлектрического, так и для проводящего рассеивателя. Примечательно, что во всех перечисленных работах, поля первого порядка, вычислялись субтрактивно, при нахождении полей для неподвижной сферы при помощи теории Ми.
Цилиндр и сфера, явились основными геометриями для аналитических решений задач дифракции на вращающихся телах. Применение численных методов электродинамики для анализа тел сложных форм - суть современного развития проблемы. Танака, в своей работе 1980 года, описывает методологию решения задачи дифракции на идеально проводящем вращающемся цилиндре произвольного сечения. Сама формулировка проблемы указывает на изучение эффектов, зависящих от времени, таких как релятивистский эффект Допплера. Очевидным решением проблемы
дифракции на вращающихся проницаемых телах сложной формы, является применение МКЭ. Начинает стремительно развиваться методология такого подхода, и появляются численные результаты для проблемы рассеяние электромагнитных волн на вращающемся диэлектрическом цилиндре произвольного сечения. Немного позже МКЭ был применен для электромагнитного моделирования движущегося вдоль своей оси цилиндра, произвольного сечения со специфическим окружением...
В заключении приведены основные результаты работы, которые заключаются в следующем:
1. Синтез электродинамических параметров вращающихся сред показал необходимость в пространственно-временной декомпозиции системы.
2. Развитие электронной теории Лоренца для вращающейся среды позволило проводить моделирование распределения плотности электрического тока, вызванного центробежными силами, действующими в системе и показало необходимость в их учете при проведении высокочувствительных измерений.
3. Выражение для постоянной распространения ЭМВ во вращающейся среде было получено тремя различными способами: строгий подход, разложение по сферическим гармоникам и обратное разложение методом локального источника Гюйгенса.
4. В качестве основного объекта исследования было предложено использовать интерпретационную модель вращающейся среды, для анализа которой, возможно использовать стандартные численные методы электродинамики.
5. Предложенный автором алгоритм стратификации осесимметричного рассеивателя сложной формы показал свою эффективность и был апробирован на объектах, входящих в область интересов других разделов электродинамики.
6. Предложенная автором процедура оптимизации по параметру малости целевого эффекта наблюдения доказала свою эффективность и позволила проводить моделирование процессов дифракции электромагнитных волн на вращающихся телах сложной формы стандартными численными методами электродинамики.
7. Планирование натурного эксперимента по детектированию поле первого порядка возмущения рассеянных от вращающегося цилиндра в лабораторных условиях на нерелятивистских скоростях, доказало возможность их практического применения в неразрушающей радио диагностике и расходометрии жидкостей или газов в непроводящих трубах антенным методом.
8. В процессе автоматизации планирования целевого эксперимента был разработан алгоритм распределения функционального цикла и частично программный комплекс, осуществляющий спецификацию объекта исследования, работающий со стандартизированным форматом обмена информацией между САПР - STEP, на основе которого возможно проводить мультифизическое моделирование.
Перспективы дальнейшей разработки темы следующие.
1. Применение и адаптация метода дискретных элементов для моделирования движения электронов под действием центробежной силы.
2. Проведение натурного эксперимента по детектированию полей первого порядка рассеянных от вращающейся с нерелятивистской скоростью цели в лабораторных условиях.
3. Завершение создания программного комплекса спецификации объекта исследования.
