3B YEE modelinin MATLAB ile gerçeklenmesi

Abstract

Günümüzde MATLAB, mühendislik ve temel bilimin birçok problemi için en yaygın ve pratik programlama ortamlarından biri olarak kabul edilir. MATLAB genellikle 1B veya 2B modellemeler için ilk tercih olmasına karşın, problem boyutunun hayli yüksek değerlere çıktığı 3B ve 4B modellemelerde ise performans yavaşlığı nedeniyle aynı ilgiyi görmemektedir. Bu tezde, Zaman Uzayında Sonlu Fark (FDTD) metodu yardımıyla, daha önce FORTRAN dilinde kodlanan, hesaplı elektromanyetizmadan bir 3B problem (Kayıplı Dielektrik için 3B YEE Modeli) MATLAB aracılığıyla çözülmüştür. Başlangıçta herhangi bir iyileştirme yapılmaksızın düz MATLAB uyarlaması şeklinde çalıştırılan program, FORTRAN'da dokuz saniyede sonlanmışken MATLAB'da sekiz yüz saniyelik bir çalışma zamanı olmuştur. Ancak birtakım programlama ve MATLAB'a özgü tekniklerle, çalışma zamanı yüz saniyelere indirilebilmiştir. Bu kabul edilebilir bir orandır. MATLAB'ın hazır yardımcı grafiksel ara yüzlerin varlığı ve programlama konusunda mevcut popüler dillere göre kolaylığı dikkate alındığında, kapsamlı projeler için de ilk tercih edilebilecek bir programlama ortamı olması beklenmektedir.

MATLAB is accepted as one of the most popular and practical programming environment for the problems of engineering and science. Usually, it is almost the first choice for the problems modelled in 1D and 2D. However, the problems involving 3D or 4D cases, MATLAB loses its popularity due to having rather poor computing run-time. In this work, a problem from the field of computational electromagnetism, 3D YEE Model of Lossy Dielectric, is fully coded by using MATLAB. The problem is discretized by means of Finite Difference Time Domain (FDTD) method. At the first stage, direct conversion from FORTRAN to MATLAB is tested and found cpu run time as about eight hundred seconds for MATLAB against nine seconds of FORTRAN. However, later some modifications are carried out on the code and the cpu time is reduced to as low as around one hundred seconds which is reasonable considering the size of the problem of interest.