Numerische Feldberechnung (NumFber)5 ECTS
(englische Bezeichnung: Numerical Field Calculation)
(Prüfungsordnungsmodul: Numerische Feldberechnung)

Lehrveranstaltungen:

• • Numerische Feldberechnung
    (Vorlesung, 2 SWS, Hans Roßmanith, Di, 10:15 - 11:45, A 2.28)
  • Übungen zu Numerische Feldberechnung
    (Übung, 2 SWS, Hans Roßmanith, Mi, 14:15 - 15:45, 0.85)

Inhalt:

Numerische Feldberechnung
In dieser Vorlesung sollen die Grundlagen für die Berechnung elektromagnetischer Felder am Computer gelegt werden.
Auf der Grundlage der Maxwellschen Theorie werden die zugrundeliegenden Differentialgleichungen und die möglichen Randbedingungen behandelt, die das gestellte Problem eindeutig charakterisieren.
Die einzelnen Module eines Programmpakets werden in gesonderten Lehreinheiten behandelt:

• Präprozessor: Modellbildung, Geometrievereinfachung, Ausnutzen von Symmetrien

• Diskretisierung: Von den diversen Verfahren werden lediglich das Verfahren der Finiten Elemente (als Grundlage von COMSOL Multiphysics) und die PEEC-Methode (die ein Feldproblem auf ein elektrisches Netzwerkproblem zurückführt) näher erläutert.

• Solver: Auswahl des geeigneten Algorithmus; direkte und indirekte Solver

• Postprozessor: Kraft-, Induktivitäts-, Kapazitätsberechnung; Feldlinien

Am Beispiel von COMSOL Multiphysics werden auch weitergehende Themen behandelt:
Kopplung elektrisch-thermisch-mechanisch; eigene Routinen mit Hilfe von MATLAB; Nebenbedingungen.
In einer abschließenden Lehreinheit werden die Anwendung und die Besonderheiten des weit verbreiteten Programmpakets „CST Microwave Studio“ erläutert.

Lernziele und Kompetenzen:

Nach der Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage:

• die verschiedenen numerischen Berechnungsverfahren zu verstehen und ihre Unterschiede sowie Anwendungsgebiete herausstellen

• die Benutzeroberfläche von COMSOL Multiphysics zu bedienen und typische elektromagnetische Feldprobleme zu lösen

• vorgegebene Feldprobleme in eine zur Berechnung geeignete Form zu überführen sowie Randbedingungen für eine eindeutige Lösung auszuwählen

• einzuschätzen, wie weit der numerischen Lösung eines Feldproblems vertraut werden kann

• Lösungen für neue Problemstellungen zu entwickeln

Literatur:

• Präsentationsfolien

• Skript zur Vorlesung

• Übungsaufgaben mit Lösungen

• Hilfesystem von COMSOL Multiphysics

Organisatorisches:

Übungen werden überwiegend am Rechner anhand typischer Problemstellungen durchgeführt.

Verwendbarkeit des Moduls / Einpassung in den Musterstudienplan:

1. Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science)
   (Po-Vers. 2015s | TechFak | Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik (Master of Science) | Masterprüfung | Studienrichtung Allgemeine Elektrotechnik | Vertiefungsmodule Allgemeine Elektrotechnik | Numerische Feldberechnung)

Studien-/Prüfungsleistungen:

Numerische Feldberechnung_ (Prüfungsnummer: 63301)

Prüfungsleistung, mündliche Prüfung, Dauer (in Minuten): 30, benotet

Anteil an der Berechnung der Modulnote: 100.0 %

Prüfungssprache: Deutsch

Erstablegung: WS 2017/2018, 1. Wdh.: SS 2018, 2. Wdh.: WS 2018/2019

1. Prüfer:

Hans Roßmanith,

2. Prüfer:

Manfred Albach