Числовий метод знаходження ефективного показника заломлення пористих композиційних матеріалів на основі мікрорівневих моделей

  • N. B. Jaworski Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
  • N. A. Andrushchak Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів
Ключові слова: композиційні матеріали; мікрорівневі моделі; числове моделювання

Анотація

Розглянуто застосування розробленого числового методу знаходження ефективного показника заломлення для випадку пористих нанокомпозитів. На основі використання мікрорівневої коміркової моделі структури, методу генерування випадкових волокнистих включень з допомогою кривих Без'є та мікрорівневих коміркових моделей структури розвинено числовий метод знаходження ефективного показника заломлення пористих композитів, що дає змогу в рамках однотипної моделі розглядати складні структурні неоднорідності матеріалу та синтезувати відповідний показник заломлення на основі числового моделювання електростатичного поля. Така реалізація є простішою та потребує меншої кількості обчислень та ресурсів порівняно з аналогічними аналітичними методами. Завдяки регулярній структурі отриману мікрорівневу модель можна використовувати безпосередньо як скінченно-елементну дискретизацію, оскільки використання кривих Без'є дає змогу моделювати пори з урахуванням наноструктурних неоднорідностей. Запропонований метод було перевірено шляхом порівняння з наявними аналітичними моделями знаходження ефективного показника заломлення, такими як: Максвелла-Гарнета, моделлю Брюгемана та моделлю Друде (Сільберштейна). Спираючись на оцінку верхньої границі похибки апроксимації використаного методу скінченних елементів, отримані результати свідчать про більшу точність порівняно з аналітичною моделлю Друде (Сільберштейна).

Біографії авторів

N. B. Jaworski, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, асистент

N. A. Andrushchak, Національний університет "Львівська політехніка", м. Львів

канд. техн. наук, асистент

Посилання

Andrushchak, N., Jaworski, N., & Lobur, M. (2018). Improvement of the Numerical Method for Effective Refractive Index Calculation of Porous Composite Materials Using Microlevel Models. Acta Physica Polonica A., 133(1), 164–166. http://doi.org/10.12693/APhysPolA.133.164
Hutchinson, N., et al. (2010). Effective optical properties of highly ordered mesoporous thin films. Thin Solid Films, 518(8), 2141–2146. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2009.08.048
Jaworski, N. (2015). Effective Thermal Characteristics Synthesis Microlevel Models in the Problems of Composite Materials Optimal Design. ECONTECHMOD, 4(2), 3–12.
Jaworski, N. B., Farmaga, I. V., & Marikutsa, U. B. (2015a). Building the micro-level composite materials structure models in the problems of their optimal design. Scientific Bulletin of UNFU, 25(8), 359–366.
Jaworski, N. B., Farmaga, I. V., & Marikutsa, U. B. (2015b). Metod pobudovy vypadkovykh perekhidnykh shariv ta yoho zastosuvannia u multymasshtabnomu modeliuvanni struktur heterohennykh seredovyshch za dopomohoiu tekhnolohii OpenCL. Visnyk Natsionalnoho universytetu "Lvivska politekhnika", Seriia: Kompiuterni nauky ta informatsiini tekhnolohii, 826, 385–394.
Jaworski, N. B., Tesliuk, V. M., & Lytvynova, Ye. I. (2016). Kompiuterni metody v inzhenerii mikroelektromekhanichnykh system. Lviv: Vydavnytstvo Lvivskoi politekhniky. 304 p.
Jaworski, N., et al. (2014). Thermal Analysis Methods for Design of Composite Materials with Complex Structure. ECS Transactions, 59(1), 513–523.
Jaworski, N., et al. (2016). Diamond-Based Metal Matrix Composite Effective Heat Conduction Coefficient Synthesis Microlevel Model Verification. MEMSTECH'2016, (pp. 25–27).
Jaworski, N. Farmaga, I., & Lobur, M. (2012). Finding Effective Thermal Characteristics of Composite Materials Based on the Analysis of Thermal Conductivities. Visnyk NU "Lvivska politekhnika": Kompiuterni systemy proektuvannia. teoriia i praktyka, 747, 59–65.
Jaworski, N., & Andrushchak, N. (2017). A method of nanoporous anodic aluminum oxide structure modeling based on bezier curves generation. CADSM 2017, (pp. 63–66).
Jaworski, N., & Andrushchak, N. (2017). A numerical model of light propagation in porous composite structures. OMEE 2017, (pp. 92–94).
Jaworski, N., Farmaga, I., & Marikutsa, U. (2012). Rozroblennia dyskretnoi modeli znakhodzhennia efektyvnykh teplofizychnykh kharakterystyk kompozytnykh materialiv zi skladnoiu strukturoiu. Visnyk NU "Lvivska politekhnika", Seriia: Kompiuterni nauky ta informatsiini tekhnolohii, 744, 152–158.
Jaworski, N., Iwaniec, M., & Lobyr, M. (2016). Composite Materials Microlevel Structure Models Visualization Distributed Subsystem based on WebGL. MEMSTECH 2016, (pp. 22–24).
Jaworski, N., Lobyr, M., Matviykiv, O., Farmaga, I., & Marikutsa, U. (2017). Synthesis of effective thermal characteristics of anodic alumina by the microlevel cellular composite materials model. MICROTHERM 2017, (pp.26–28.
Wang, M., & Pan, N. (2008). Predictions of effective physical properties of complex multiphase materials. International Journal Materials Science and Engineering, 63, 1–30. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.909
Опубліковано
2018-06-27
Як цитувати
Jaworski, N. B., & Andrushchak, N. A. (2018). Числовий метод знаходження ефективного показника заломлення пористих композиційних матеріалів на основі мікрорівневих моделей. Науковий вісник НЛТУ України, 28(6), 140-146. https://doi.org/10.15421/40280628
Розділ
Інформаційні технології