Aplikasi Metode Elemen Hingga Pada Masalah Gelombang Elektromagnet

Sari

ABSTRAK

Pada makalah ini dijelaskan salah satu penerapan metode elemen hingga pada persoalan elektromagnet dengan electromagnetic analysis program (EMAP). EMAP merupakan kode program pemodelan elemen hingga tiga dimensi berbasis elemen tetrahedral skalar yang dapat digunakan untuk menghitung distribusi medan elektromagnet pada struktur tiga dimensi sederhana. Metode Galerkin diterapkan pada elemen tetrahedral skalar untuk memperoleh penyelesaian pendekatan. Kode program EMAP ini dibuat dalam bahasa C. Konfigurasi masukan yang diberikan ke EMAP berupa file berbentuk teks dan numerik, dan menghasilkan keluaran dengan format yang sama dengan input. Output dari kode program merupakan sekumpulan numerik yang merupakan titik-titik koordinat dan kuat medan listrik pada tiap titik koordinat pada domain komputasi. Data numerik relatif sulit untuk diinterpretasi sehingga diperlukan program bantu untuk mengubah data numerik tersebut menjadi bentuk grafik. Perangkat lunak Jandel Sigma Plot 3.0 digunakan untuk memvisualkan data numerik tersebut. Sedangkan paket program pengolah data Microsoft Excell versi 7.0 digunakan agar format output yang dihasilkan oleh kode program sesuai dengan format perangkat lunak Jandel Sigma Plot 3.0. Eksperimen numerik dilakukan untuk mengetahui distribusi medan listrik pada pemandu gelombang (waveguide) persegi empat. Mode TM digunakan untuk mengetahui perambatan gelombang elektromagnet di dalam waveguide tersebut.

ABSTRACT

This paper reports on an application of the finite element method to analyze electromagnetic problems using ElectroMagnetic Analysis Program or EMAP. EMAP is a three dimensional finite element modelling code. This finite element method is based on the nodal element that can be used to solve field distribution in a simple three dimensional structures. The Galerkin method is employed to formulate the Maxwell equation in the tetrahedral elements. The source code of EMAP is written in the C programming language. The code reads the input configuration in as an ASCII text file, and provides output in the same form. Out put from the source code consists of a listing of the nodal coordinates and electric field strength at each node. These numerical data are not easily understood, so a post processing is needed to manipulate them into a graphical output. To do so, the data are rearranged by the spreadsheet Microsoft Excell, and then plotted by Jandel Sigma Plot 3.0 for a visualization. A number of experiments is carried out to investigate the electric field strength distribution in the computation domain. The TM mode are chosen to illustrate wave propagation in a rectangular waveguide.