Elektromanyetik dalga yayılımının çift yönlü parabolik dalga modellemesi için buharlaşma oluk algoritmalarının geliştirilmesi
Development of evaporation duct algorithms for  two-way parabolic wave modeling of electromagnetic propagation
Yazar: MUHSİN EREN ERGÜDEN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM ÖZGÜN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Deniz ve okyanus çevrelerinde sık rastlanan ve elektromanyetik dalga yayılımı için geçerli bazı standart kurallara aykırılık oluşturan önemli bir etmen buharlaşma oluklarıdır. Bu tezin amacı,  buharlaşma oluklarını modelleyen algoritmaları geliştirmek ve bu algoritmaların MATLAB Grafiksel Kullanıcı Arayüzü (GUI) ortamında geliştirilen PETOOL programına eklenerek farklı buharlaşma oluk modellerini analiz edebilmektir. 	Buharlaşma oluk modelleri, temel olarak Yüzey Katman Teorisi'ne dayanarak açıklanmaktadır. Bu modeller Monin-Obukhov Benzerlik Teorisi (MOST)'ne dayanan buharlaşma oluk modelleri ve Liu-Katsaros-Businger (LKB) Teorisi'ne dayanan buharlaşma oluk modelleri olarak iki ana başlık altında incelenmektedir. Geliştirilen buharlaşma oluk algoritmaları kullanılarak çeşitli atmosfer koşullarında farklı buharlaşma oluk modellerine ait değiştirilmiş kırıcılık - yükseklik grafikleri ve oluk yükseklikleri elde edilerek karşılaştırılmaktadır. Buharlaşma oluk modellerinde girdi parametresi olarak kullanılan atmosferik basınç, atmosferik sıcaklık, atmosferik sıcaklık ölçüm yüksekliği, deniz yüzey sıcaklığı, hava-deniz yüzey sıcaklık farkı, bağıl nem, bağıl nem ölçüm yüksekliği, başlangıç potansiyel sıcaklığı, ortalama yüzey katman sıcaklığı, rüzgar hızı, rüzgar hızı ölçüm yüksekliği ve özgül nemin buharlaşma oluk modellerine etkisi ayrıntılı olarak incelenmektedir.	Geliştirilen buharlaşma oluk algoritmaları, elektromanyetik dalga yayılım analizi yapmak için PETOOL programında temel olarak iki boyutlu parabolik dalga denklemini çözmede kullanılan çift-yönlü Fourier adımlama tekniği ile birleştirilerek kullanılmaktadır. PETOOL programına eklenen algoritmaların etkin olarak kullanılabilmesi için PETOOL programına arayüzsel ek özellikler kazandırılmaktadır. PETOOL programına eklenen buharlaşma oluk algoritmaları eğitim, araştırma, savunma sistemlerinin analizi ve planlaması gibi farklı amaçlar için kullanılabilecektir.

Abstract:
An important factor that is common in the marine and ocean environments and creates some standard rule violation for electromagnetic wave propagation is the evaporation ducts. The purpose of this thesis is to develop algorithms that model evaporation ducts and to analyze different evaporation duct models by adding these algorithms to the PETOOL program developed in the MATLAB Graphical User Interface (GUI) environment. Evaporation duct models are mainly explained by the Surface Layer Theory. These models are studied under two main headings as evaporation duct models based on the Monin-Obukhov Similarity Theory (MOST) and evaporation duct models based on the Liu-Katsaros-Businger (LKB) Theory. Modified refractivity - altitude graphs and duct heights of different evaporation duct models under various atmospheric conditions are compared by using the developed evaporation duct algorithms. The effect of atmospheric pressure, atmospheric temperature, atmospheric temperature measurement height, sea surface temperature, air-sea surface temperature difference, relative humidity, relative humidity measurement height, initial potential temperature, average surface layer temperature, wind speed, wind velocity measurement height and specific humidity that are used as input parameters, to evaporation duct models are examined in detail. The developed evaporation duct algorithms are combined with the two-way Fourier split-step technique used to solve the two-dimensional parabolic wave equation in the PETOOL program for electromagnetic wave propagation analysis. In order to use the algorithms added to the PETOOL program effectively, additional interface features are added to the PETOOL program. The evaporation duct algorithms attached to the PETOOL program can be used for different purposes such as training, research, analysis and planning of defense systems.