Дальневосточный математический журнал

К содержанию выпуска


Численная оптимизация в задачах дизайна многослойных оболочек, состоящих из гиперболических метаматериалов


А. В. Лобанов

2024, выпуск 2, С. 220-234
DOI: https://doi.org/10.47910/FEMJ202420


Аннотация
Статья посвящена численному решению оптимизационных задач для трехмерной модели электростатики, возникающих при проектировании многослойных экранирующих или маскировочных устройств. Рассмотрены различные варианты дизайна оболочек. На основе анализа проведенных вычислительных экспериментов устанавливаются важные свойства оптимальных решений и показывается, что полученным оптимальным решениям отвечают экранирующие или маскировочные экранирующие устройства, обладающие наивысшей эффективностью в рассматриваемом классе устройств.

Ключевые слова: обратные задачи, оптимизационный метод, электростатическая маскировка, гиперболические метаматериалы, метод роя частиц.

Полный текст статьи (файл PDF)

Библиографический список

[1] Веселаго В. Г., “Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ? и µ”, Успехи физических наук, 92, (1967), 517–526.
[2] Pendry J. B., “Negative refraction makes a perfect lens”, Phys. Rev. Lett., 85, (2000), 3966–3969.
[3] Shalaev V. M., “Optical negative-index metamaterials”, Nature Photonics, 1, (2007), 41–48.
[4] Liu Y., Zhang X., “Metamaterials: a new frontier of science and technology”, Chem. Soc. Rev., 40, (2011), 2494–2507.
[5] Lai Y., Ng J., Chen H. Y., Han D. Z., “Optical illusion effects created by using metamaterials”, Proceedings of the 2009 International Conference on Electromagnetics in Advanced Applications, Italy, 2009.
[6] Вендик И. Б., Вендик О. Г., “Метаматериалы и их применение в технике сверхвысоких частот (Обзор)”, Журнал технической физики, 83:1, (2013), 3–28.
[7] Слюсар В., “Метаматериалы в антенной технике: история и основные принципы” , Электроника: НТБ, 7, (2009), 70–79.
[8] Pendry J. B., Wood B., “Metamaterials at zero frequency”, Journal of Physics: Condensed Matter, 19, (2007), 076208:1–9.
[9] Gomory F., Solovyov M., Souc J., Navau C., “Experimental realization of a magnetic cloak”, Science, 335, (2012), 1466–1468.
[10] Kettunen H., Wallen H., Sihvola A., “Cloaking and magnifying using radial anisotropy”, Journal of Applied Physics, 114, (2013), 110–122.
[11] Batool S., Nisar M., Frezza F., Mangini F., “Cloaking using the anisotropic multilayer sphere”, Photonics, 7, (2020), 1–12.
[12] Алексеев Г. В., Спивак Ю. Э., “Теоретический анализ задачи магнитной маскировки на основе оптимизационного метода”, Дифференциальные уравнения, 54:9, (2018), 1155–1166.
[13] Алексеев Г. В., Терешко Д. А., “Моделирование и оптимизация в задачах проектирования сферических слоистых тепловых оболочек” , Прикладная механика и техническая физика, 60:2, (2019), 158–168.
[14] Алексеев Г. В., Терешко Д. А., “Оптимизационный метод в осесимметричных задачах электрической маскировки материальных тел” , Журнал вычислительной математики и математической физики, 59:2, (2019), 217–234.
[15] Алексеев Г. В., Лобанов А. В., “ Оптимизационный анализ задач электростатической маскировки”, Сибирский журнал индустриальной математики, 23:4, (2020), 5–17.
[16] Алексеев Г. В., Спивак Ю. Э., “Численный анализ трехмерных задач магнитной маскировки на основе оптимизационного метода”, Журнал вычислительной математики и математической физики, 61:2, (2021), 224–238.
[17] Алексеев Г. В., Левин В. А., Терешко Д. А., Анализ и оптимизация в задачах дизайна устройств невидимости материальных тел, ФИЗМАТЛИТ, М., 2021.
[18] Alekseev G. V., Lobanov A. V., “Optimization method for solving cloaking and shielding problems for a 3D model of electrostatics”, Mathematics, 11:6, (2023), 1395.
[19] Poddubny A., Iorsh I., Belov P., Kivshar Y., “Hyperbolic metamaterials”, Nature Photon, 7, (2013), 948–957.
[20] Shekhar P., Atkinson J., Zubin J., “Hyperbolic metamaterials: fundamentals and applications”, Nano Convergence, 1:14, (2014), 1–17.
[21] Ferrari L., Wu C., Lepage D., Zhang X., “Hyperbolic metamaterials and their applications”, Progress in Quantum Electronics, 40, (2015), 1–40.
[22] Давидович М. В., “Гиперболические метататериалы: получение, свойства, применения, перспективы”, Успехи физических наук, 189:12, (2019), 1249–1284.
[23] Poli R., Kennedy J., Blackwell T., “Particle swarm optimization: An overview”, Swarm Intell., 1, (2007), 33–57.
[24] Wang D., Tan D., Liu L., “Particle swarm optimization algorithm: an overview”, Soft Computing, 22, (2018), 387–408.
[25] Bai Z., Li W., Wang L., “Emittance optimization using particle swarm algorithm”, Proc. IPAC2011, 1, (2011), 2271–2273.
[26] Kessentini S., Barchiesi D., “Particle swarm optimization with adaptive inertia weight”, International Journal of Machine Learning and Computing, 5:5, (2015), 368–373.
[27] Gordon K., Kang J., Park C., Lillehei P., “A novel negative dielectric constant material based on phosphoric acid doped poly (benzimidazole)”, Journal of Applied Polymer Science, 125:4, (2012), 2977–2985.

К содержанию выпуска