Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation

Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation

Dozent:

PD Dr.rer.nat. Erion Gjonaj

Zyklus:

SS (2+0)

Inhalt der Lehrveranstaltung:

Die Vorlesungen Technische Elektrodynamik und Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation beschäftigen sich mit der Lösung der Maxwellschen Gleichungen. Diese beschreiben das Verhalten elektromagnetischer Felder und deren Wechselwirkungen untereinander. Während in der Vorlesung Technische Elektrodynamik ausschließlich analytische Lösungsmethoden behandelt werden, beschäftigt sich die Vorlesung Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation mit numerischen Verfahren zur Feldberechnung.

Inhalt der Vorlesung Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation sind die numerischen Verfahren zur Feldberechnung. Insbesondere werden die Gitter-Maxwell-Gleichungen hergeleitet. Hierbei wird das Lösungsgebiet in eine große Anzahl von Zellen unterteilt. Unter der Vorraussetzung, daß sich die Felder auf den Zellkanten nur geringfügig ändern, können die Maxwellschen Gleichungen auf den Zellflächen durch lineare Gleichungen ersetzt werden.Macht man dies für alle Zellflächen erhält man ein grosses Gleichungssystem (bis zu einigen Millionen unbekannte Komponenten), das mit den Methoden der numerischen Mathematik gelöst werden kann. Wie in der analytischen Feldtheorie, kennt man auch hier verschiedene Problemklassen: Statische, quasistatische, zeitharmonische und beliebig zeitabhängige Felder.

Hinweis: Die Vorlesung löst seit dem Sommersemester 2002 die Veranstaltung

Der Vorlesungsstoff in Stichpunkten:

  • Differenzenquotienten für vektorielle Felder, Materialdiskretisierung
  • Herleitung der Gitter-Maxwell-Gleichungen, Einarbeitung der Randbedingungen
  • Gitterpotentialgleichung der Elektrostatik, Magnetostatik, nichtlineare Permeabilitäten
  • Langsam und schnell veränderliche Felder, Frequenzbereich- und Zeitbereichsverfahren
  • Bewegungsgleichungen für geladene Teilchen
  • Methoden für zwei- und dreidimensionale Feldprobleme

Wünschenswerte Voraussetzungen:

Technische Elektrodynamik, Grundlagen der Elektrotechnik, Mathematik I bis IV.

Form der Prüfungsleistung:

mündlich

Ergänzende und weiterführende Lehrveranstaltungen:

Softwarepraktikum, Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation Projektseminar Elektromagnetisches CAD, Seminar Numerische Methoden zur Berechnung von Feldern, weitere Seminare am Institut.

Literaturhinweise:

Skript zu den Vorlesungen „Technische Elektrodynamik“ und „Verfahren und Anwendungen der Feldsimulation“