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Discontinuous Galerkin Methods for Parallel Simulation of Ground-Penetrating Radar in 3D

by Jorrit Fahlke




Institution: Universität Heidelberg
Department: The Faculty of Mathematics and Computer Science
Degree: PhD
Year: 2014
Record ID: 1107339
Full text PDF: http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/17572


Abstract

In this work we examine different numerical methods for the simulation of Maxwell's equations in 3D with the application to ground-penetrating radar. In particular we consider an edge-based finite element and a discontinuous Galerkin method, both in the time domain. We implement these methods using the finite element framework Dune and the discretization module Dune-PDELab and test the implementations using two example problems. Finally, we apply them to a ground-penetrating radar problem derived from the ASSESS-GPR test site and compare the results to actual measurements made on the site. In dieser Arbeit untersuchen wir verschiedene numerische Methoden zur Simulation der Maxwellgleichungen in 3D mit Anwendung auf Bodenradar. Insbesondere betrachten wir eine kantenbasierte Finite-Elemente-Methode und eine Discontinuous-Galerkin-Methode im Zeitbereich. Diese beiden Methoden implementieren wir mit Hilfe von Dune und dem Diskretisierungsmodul Dune-PDELab und testen diese Implementierungen anhand von zwei Beispielproblemen. Zuletzt wenden wir sie auf ein Bodenradarproblem an, dass sich vom ASSESS-GPR-Versuchsaufbau herleitet, und vergleichen die Ergebnisse mit einer Messung, die an diesem Versuchsaufbau gemacht wurde.