電磁波解析 スライドインタフェースを用いた平行平板内の電磁波解析

概要

上下に配置した金属板(無限平行平板、完全導体)に挟まれた空気領域を進行する平面波について接続して いないメッシュ(以降非接続メッシュと表記)にスライドインタフェースを適用した場合の解析を行いました。
解析対象

解析対象の性質から以下のように一様に接続したメッシュを作成しました。
メッシュ図
             図2.メッシュ図

※拘束をかけない境界面(X-Z面)には、有限要素法では自動的に反対称境界条件が適用されます。 この場合、X 方向とZ 方向の磁場成分は存在せず、磁場がY 方向を向きます。このような境界を磁気壁と呼びます。
※+X方向の終端には無反射境界条件を設定しています。
次に以下のような非接続メッシュを作成しました。
非接続メッシュ図
 通常、有限要素法では隣り合う要素は節点を共有する必要があります。この制限により、 これまではメッシュ作製が煩雑になることがありました。スライドインタフェースの機能を用いれば、 隣り合う要素が節点を共有していなくとも一方のメッシュが他方のメッシュを補間することにより解析が可能になります。 これによりモデル作製にかかる手間を大幅に減らすことができます。

解析条件

物性条件(空気) 比誘電率(実部) 1 比誘電率(虚部) 1
比透磁率(実部) 1 比透磁率(虚部) 1
解析条件 周波数 75MHz
入力条件 −X方向境界面上に1.0[V/m]を入力
境界条件

・金属板との境界に完全導体の条件(対称境界条件)

・+X方向境界面上に無反射境界条件

・非接続面にスライドインタフェース条件(非接続のメッシュのみ)

解析結果

図4.接続メッシュ 合成波のZ方向の電場[V/m]
図5.非接続メッシュ 合成波のZ方向の電場[V/m]
以下の直線上において接続メッシュと非接続メッシュの合成波の電場(実部)のグラフを示します。



図6.接続メッシュと非接続メッシュ 合成波のZ方向の電場[V/m]

図6.接続メッシュと非接続メッシュ 合成波のZ方向の電場[V/m]


グラフでは接続によるプロットと非接続のプロットがほぼ完全に一致して、非接続のプロットのみが見えています。