Tantárgy » BMEVIHV9035
Mezőszimuláció végeselem-módszerrel
Field Simulation with Finite Element Methods
A tantárgyleírás hatályossága
Hatályosság kezdete:
—
Hatályosság vége:
—
| Tantárgy neve (magyarul, angolul) |
Mezőszimuláció végeselem-módszerrel
Field Simulation with Finite Element Methods
|
||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tantárgykód | BMEVIHV9035 | ||||||||||||
| Tantárgyjelleg | — | ||||||||||||
| Képzési szint | — | ||||||||||||
| Kurzustípusok és óraszámok (heti/féléves) |
|
||||||||||||
| Tanulmányi teljesítmény/értékelés típusa | vizsga | ||||||||||||
| Tantárgy kreditértéke | 5 | ||||||||||||
| Tantárgyfelelős |
Sebestyén Imre
beosztás: egyetemi docens
elérhetőség:
si@evt.bme.hu
|
||||||||||||
| Tantárgyat gondozó oktatási szervezeti egység |
—
|
||||||||||||
| Kar | |||||||||||||
| Tantárgy weboldala | — | ||||||||||||
| Tantárgy elsődleges mintatantervi jellege | — | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Erős előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Gyenge előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Párhuzamos előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Mérföldkő előkövetelmény | nincs | ||||||||||||
| Közvetlen előkövetelmények – Kizáró feltétel | nincs |
Célkitűzés
Tantárgyprogram
1.hét. Alapismeretek összefoglalása: Maxwell-egyenletek, energia, erőhatások. Unicitási tétel dualitás, közeghatár feltételek.
Maxwell-egyenletek megoldása potenciálok bevezetésével. Időben állandó elektromos és mágnes tér számítása, skalár és vektorpotenciál alkalmazása.
2.hét. Időben változó elektromágneses tér, örvényáram feladatok megoldása potenciálokkal
Hullámtani feladatok megoldása potenciálokkal, ill. a térjellemző vektorok alapján.
3.hét. Operátor- egyenletek megoldásának általános alapjai. Standard variációs elv.
Rezidduum-elv, Galjorkin-módszer. Alkalmazás Poisson egyenlet megoldására.
4.hét. 2-dimenziós feladatok, általánosított Poisson-egyenlet, megoldás végeselem módszerrel. Háromszög felosztás, lineáris ás magasabb fokszámú bázisfüggvények Elemegyenletek.
5.hét. Globális egyenletek generálása és megoldása, direkt és iterációs megoldási eljárások.
Illusztráció (papír-ceruza módszer) 2D lineáris háromszög végeselemek alkalmazására.
6. hét. MATLAB PDE-toolbox bemutatása. Modellalkotás kérdéseinek tárgyalása kiválasztott feladatok alapján. Kapacitás számítása.
7.hét. Stacionárius mágneses tér számítása, lineáris ill. nemlineáris mágneses közegek esetén. Indukció együttható számítása.
8.hét. Örvényáram feladatok megoldása, veszteség, váltakozó áramú ellenállás számítása.
9.hét. A végeselemes számítások hibaanalízise, szingularitások hatásának elemzése.
10. hét. Hullámtani feladatok megoldásának bemutatása: Sajátérték feladatok, módusok határfrekvenciájának számítása csőtápvonalra. Vezetett hullámterjedési feladat megoldása H-sikú elágazásra, egyszerű szórási feladat megoldása, radar-keresztmetszet számítása.
11-14.hét. Mezőszimulációs laboratórium: a hallgatók szakirányú képzéséhez kapcsolódó önállóan választott térszámítási feladat megoldása MATLAB PDE-Toolbox alkalmazásával.
Maxwell-egyenletek megoldása potenciálok bevezetésével. Időben állandó elektromos és mágnes tér számítása, skalár és vektorpotenciál alkalmazása.
2.hét. Időben változó elektromágneses tér, örvényáram feladatok megoldása potenciálokkal
Hullámtani feladatok megoldása potenciálokkal, ill. a térjellemző vektorok alapján.
3.hét. Operátor- egyenletek megoldásának általános alapjai. Standard variációs elv.
Rezidduum-elv, Galjorkin-módszer. Alkalmazás Poisson egyenlet megoldására.
4.hét. 2-dimenziós feladatok, általánosított Poisson-egyenlet, megoldás végeselem módszerrel. Háromszög felosztás, lineáris ás magasabb fokszámú bázisfüggvények Elemegyenletek.
5.hét. Globális egyenletek generálása és megoldása, direkt és iterációs megoldási eljárások.
Illusztráció (papír-ceruza módszer) 2D lineáris háromszög végeselemek alkalmazására.
6. hét. MATLAB PDE-toolbox bemutatása. Modellalkotás kérdéseinek tárgyalása kiválasztott feladatok alapján. Kapacitás számítása.
7.hét. Stacionárius mágneses tér számítása, lineáris ill. nemlineáris mágneses közegek esetén. Indukció együttható számítása.
8.hét. Örvényáram feladatok megoldása, veszteség, váltakozó áramú ellenállás számítása.
9.hét. A végeselemes számítások hibaanalízise, szingularitások hatásának elemzése.
10. hét. Hullámtani feladatok megoldásának bemutatása: Sajátérték feladatok, módusok határfrekvenciájának számítása csőtápvonalra. Vezetett hullámterjedési feladat megoldása H-sikú elágazásra, egyszerű szórási feladat megoldása, radar-keresztmetszet számítása.
11-14.hét. Mezőszimulációs laboratórium: a hallgatók szakirányú képzéséhez kapcsolódó önállóan választott térszámítási feladat megoldása MATLAB PDE-Toolbox alkalmazásával.
A végeselem módszer (VEM) egyre nagyobb szerepet játszik a mérnöki munkában. A tárgy célja a VEM alapjainak megismerése és módszer alkalmazásához szükséges ismeretek elsajátítása. Az elméleti alapokat követően különböző mezőszimulációs szoftverek (FEM2D, FEMLAB/MATLAB) megismerése és tipikus elektromágneses térszámítási feladatok megoldása a szoftverekkel.
Tanulmányi eredmények
Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:
Tudás
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Képességek
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Attitűd
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Autonómia és felelősség
Nincsenek rögzített tanulási eredmények.
Oktatási módszertan
:
Tantermi előadás számítógépes bemutatóval.
Tanulástámogató anyagok
Online források
- Sebestyén I.: Számítógépes mezőszimuláció (Elektronikus jegyzet) BME-EVT 2004,; http://www.evt.bme.hu/education/fem/elmelet/; - Zombory L., Koltai M.: Elektromágneses terek gépi analízise, Műszaki Könyvkiadó,; Budapest, 1979.; - Vágó I.: Villamosságtan II. Elektromágneses terek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1988.; - Silvester P.P., Ferrari R.L.: Finite elements for electrical engineers, Cambridge University Press, 1983.; - Ida N., Bastos J.P.A.: Electromagnetics and Calculation of Fields. Springer, New York, 1992.; - Partial Differential Equation Toolbox, Users Guide. The Mathworks Inc.; - FEMLAB Electromagnetics Module, Users and Reference Guide, Comsol AB. 2002.
A tantárgy teljesítéséhez ajánlott előzetes ismeretek
Tudás típusú kompetenciák
(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
Matematika, Elektromágneses terek
Képesség típusú kompetenciák
(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)
nincs
Ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák
(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)
Matematika, Elektromágneses terek
Általános szabályok
Követelmények:
a. A házi feladat elkészítése a szorgalmi időszakban.
b. Az önállóan kidolgozott feladat mezőszámítási
modelljének bemutatása, szóbeli beszámoló keretében
c. A vizsgaidőszakban: az önállóan kidolgozandó
mezőszimulációs feladat elkészítése, és a megoldás prezentálása.
d. Elővizsga: nincs
Pótlási lehetőségek:
Az időben be nem adott házifeladat a pótlás időszak végéig beadható.
Teljesítményértékelési módszerek
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Szorgalmi időszakban végzett teljesítményértékelések részaránya
Nincs megadva részarány.
Vizsgaidőszakban végzett teljesítményértékelések részletes leírása
Nincs megadva részletes értékelés.
Vizsgarészek részaránya
Nincs megadva részarány.
Érdemjegy megállapítása
Nincs megadva érdemjegy határ.
Jelenléti és részvételi követelmények
Nincs megadva jelenléti követelmény.
Javítás, ismétlés és pótlás különös szabályai
Nincs megadva.
Rövid leírás
Nincs megadva.
Részletes leírás
Nincs megadva.
Ajánlott tantárgyak
Nincs megadva.
A tantárgy elvégzéséhez szükséges tanulmányi munka
Nincs megadva munkaidő bontás.
Tantárgykövetelmények hatályossága
Tantárgykövetelmények hatályosságának kezdete:
—
Tantárgykövetelmények hatályosságának vége:
—
Tantervi elhelyezés
Nincsenek rögzített tantervi elhelyezések ehhez a tárgyverzióhoz.