Elektromanyetik dalgaların biyolojik dokular içindeki yayılımının zamanda sonlu farklar metodu ile analizi ve simülasyonu

Abstract

Bu çalışmada, güçlü sayısal yöntemlerden biri olan FDTD (Zamanda Sonlu Farklar Yöntemi) ayrıntılı olarak incelenmiştir. FDTD yönteminin hızlı bilgisayarlarda kullanılması, hafızanın artması hesaplama performansının gelişmesi FDTD kullanarak dalga simülasyonunu mümkün kıldı.Başlangıçta FDTD ile ilgili matematiksel ve fiziksel özellikler verilerek konu ile ilgili teorik bilgi eksikliği giderilmiş. Ardından sayısal analiz için gerekli formülasyonlar oluşturulmuş. FDTD yöntemiyle ilgili sınır koşulları, parametre seçimi, kararlılık kriterleri hakkında bilgi verilmiştir.Uygulama olarak da, Elektromanyetik dalga yayılım problemleri için geliştirilen, matlab programları ile farklı ortamlarda, farklı dalga tipleri ile dalga hareketlerinin analizleri yapılmış ve bunlarla ilgili bir iki ve üç boyutlu simülasyonlar gerçekleştirilmiştir. Son olarak da küp şeklinde kafa eşdeğeri dielektrik madde üzerindeki emilen EM enerji yani SAR grafikleri çizdirilmiştir.

In this study, the FDTD (Finite-Difference Time-Domain), one of the strong numerical methods was examined. By using the FDTD method with fast computers, memory increment, computing performance, has offered FDTD usage for wave simulations.At the beginning, mathematical and physical properties related to FDTD were given to remove theoretical knowledge deficiencies. Then the required formulations were presented for numerical analysis. Knowledge about boundary conditions, parameter selection, and stability criterion for FDTD was presented.For electromagnetic waves diffusion problems, one, two, and three dimensional MATLAB applications were prepared for analysis of different waves and their movement at various positions. As a result, SAR illustrations about EM energy absorbed from dielectric substances which was equivalent to cubic head.