Моделирование экранирования электромагнитного излучения экранами с пространственной дисперсией, содержащими сфероидальные частицы / The Modeling of Screening of Electromagnetic Radiation by Means of Screens of Space Dispersion Material, Containing Spheroidal Particles

Бондаренко В.Ф. / Bondarenko, V.F.
Учреждение образования «Белорусская государственная академия связи» / Educational Institution “Belarusian State Academy of Communications”
Ерофеенко В.Т. / Erofeenko, V.T.
Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт прикладных проблем математики и информатики» / Establishment of the Belarusian State University “Research Institute of Applied Problems of Mathematics and Computer Science”
Урбанович А.И. / Urbanovich, A.I.
Учреждение образования «Белорусский государственный университет» / Educational Institution “Belarusian State University”
Выпуск в базе РИНЦ
Бондаренко В.Ф., Ерофеенко В.Т., Урбанович А.И. Моделирование экранирования электромагнитного излучения экранами с пространственной дисперсией, содержащими сфероидальные частицы // Физические основы приборостроения. 2019. Т. 8. № 2(32). С. 91–101. DOI: 10.25210/jfop-1902-091101
Bondarenko, V.F., Erofeenko, V.T., Urbanovich, A.I. The Modeling of Screening of Electromagnetic Radiation by Means of Screens of Space Dispersion Material, Containing Spheroidal Particles // Physical Bases of Instrumentation. 2019. Vol. 8. No. 2(32). P. 91–101. DOI: 10.25210/jfop-1902-091101

Аннотация: Разработана математическая модель, которая описывает распространение монохроматических электромагнитных волн в среде с пространственной дисперсией, содержащей вытянутые вдоль заданного направления сфероидальные частицы. Исходная классическая интегро-дифференциальная модель для электромагнитных полей в среде с пространственной дисперсией преобразована с точностью до величин третьего порядка малости в дифференциальную модель, в которой интегро-дифференциальные уравнения Максвелла представлены в виде системы дифференциальных уравнений второго порядка. При этом электрическая и магнитная поляризации среды представлены через операторы Лапласа. Система уравнений решена аналитически, и построена полная система четырех прямых и четырех обратных, распространяющихся в противоположных направлениях электромагнитных волн. Аналитическое представление полей содержит вектор, определяющий направление распространения плоских волн. Волновые числа полей также зависят от направления их распространения, что указывает на анизотропный характер разработанной математической модели. Разработана методика решения краевой задачи проникновения плоских монохроматических электромагнитных полей через экран, выполненный из материала с пространственной дисперсией, содержащего сфероидальные частицы. Приведен графический материал для коэффициента эффективности экранирования.
Abstract: A mathematical model describing the propagation of monochromatic electromagnetic waves in a medium with spatial dispersion containing spheroidal particles of the along prescribed direction has been developed. The initial classical integro-differential model for electromagnetic fields in a medium with spatial dispersion is transformed, within the third-order infinitesimal, to the differential model, where the integro-differential Maxwell equations are represented as a system of second-order differential equations. In this case electrical and magnetic polarizations of the medium are given in the Laplace operators. This system of equations is analytically solved; a complete system of four forward and four backward counter-propagating electromagnetic waves is formed. The analytical representation of the fields includes a vector determining the propagation direction of plane waves. Wave numbers of the fields also depend on their propagation directions pointing to anisotropic character of the developed mathematical model. It is developed a method for solving the boundary-value problem of penetration of plane monochromatic electromagnetic fields through the screen made from the material with space dispersion and with spheroidal particles. For the coefficient of the shielding effectiveness graphic material is given.
Ключевые слова: интегро-дифференциальная модель, краевая задача экранирования, электромагнитные монохроматические волны, плоские поля, сфероидальные частицы, анизотропные среды, пространственная дисперсия, аналитическое моделирование, вычислительный эксперимент, эффективность экранирования, mathematical models, integro-differential model, boundary-value problem shielding, electromagnetic monochromatic waves, plane fields, spheroidal particles, anisotropic medium, space dispersion, analytical modeling, numerical experiment, интегро-дифференциальная модель

Литература / References
  1. Костин М. В., Шевченко В. В. К теории киральной среды на основе сферических спирально-проводящих частиц // Радиотехника и электроника. 1998. Т. 43. № 8. С. 921-926.
  2. Шатров А. Д. Модель биизотропной среды из резонансных сферических частиц с идеальной смешанной проводимостью поверхности вдоль спиральных линий // Радиотехника и электроника. 2000. Т. 45. № 10. С. 1168-1170.
  3. Ерофеенко В. Т., Демидчик В. И., Малый С. В., Корнев Р. В. Проникновение электромагнитных волн через композитные экраны, содержащие идеально проводящие спирали // Инженерно-физический журнал. 2011. Т. 84. № 4. С. 740-746.
  4. Балагуров Б. Я. О влиянии формы включений на проводимость двумерных моделей композитов // Журнал технической физики. 2011. Т. 81. Вып. 5. С. 5-8.
  5. Ерофеенко В. Т. Электродинамическая модель расчета эффективных параметров композитов из сферических биизотропных частиц// Информатика. 2014. № 1. С. 45-58.
  6. Ерофеенко В. Т., Бондаренко В. Ф. Экранирование электромагнитных полей экранами из матричных композитов, содержащих биизотропные частицы // Информатика. 2014. № 3. С. 28-43.
  7. Ерофеенко В. Т., Бондаренко В. Ф. Экранирование электромагнитных волн плоским однослойным экраном из материалов с пространственной дисперсией // Информатика. 2017. № 4. С. 5-15.
  8. Бондаренко В. Ф., Ерофеенко В. Т. Экранирование импульсных электромагнитных полей многослойными плоскопараллельными экранами с чередующимися магнитными и немагнитными слоями // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 2. С. 53-66.
  9. Иванов О. В. Распространение электромагнитных волн в анизотропных и бианизотропных слоистых структурах. Ульяновск: УлГТУ, 2010. 262 с.
  10. Кравченко В. Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. Теория, алгоритмы и методы вычислений. М.: Физматлит, 2006. 280с.
  11. Агранович В. М., Гинзбург В. Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М.: Наука, 1979. 432 с.
  12. Силин Р. А. Тимошина И. Р. Обратные волны и пространственная дисперсия // Радиотехника и электроника. 2012. Т. 57. № 7. С. 725-733.
  13. Ерофеенко В. Т., Козловская И. С. Аналитическое моделирование в электродинамике. М.: ДК Либроком, 2014. 304 с.
  14. Ерофеенко В. Т. Моделирование распространения электромагнитных волн в средах с пространственной дисперсией // Информатика. 2017. № 3. С. 5-12.
  15. Ерофеенко В. Т., Урбанович А. И. Математическая модель распространения электромагнитных волн в композитных средах со сфероидальными частицами // Информатика. 2018. Т. 15. № 3. С. 102-112.
  16. Ерофеенко В. Т., Урбанович А. И. Моделирование взаимодействия электромагнитного излучения со средой с пространственной дисперсией, содержащей сфероидальные частицы // Труды XXVIII Международной конференции «Радиационная физика твердого тела» (Севастополь, 9 июля – 14 июля 2018 г.), под ред. Г.Г. Бондаренко. М., ФГБНУ «НИИ ПМТ». 2018. С. 481-490.
  17. Кравченко В.Ф., Кравченко О.В. Конструктивные методы алгебры логики, атомарных функций, вейвлетов, фракталов в задачах физики и техники. М.: Техносфера, 2018. 696с. ISBN 978-5-94836-518-3