457-0938/01 – Computational Electrical Engineering (VYET)
| Gurantor department | Department of Applied Mathematics | Credits | 10 |
| Subject guarantor | doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D. | Subject version guarantor | doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D. |
| Study level | postgraduate | Requirement | Choice-compulsory |
| Year | | Semester | winter + summer |
| | Study language | Czech |
| Year of introduction | 2005/2006 | Year of cancellation | 2009/2010 |
| Intended for the faculties | | Intended for study types | Doctoral |
Subject aims expressed by acquired skills and competences
The course aims at teaching of mathematical models of electromagnetic fields and their solution using state-of-the-art
numerical methods. At benchmarks we will demonstrate solution to electrostatics, magnetostatics, and electromagnetic
scattering. In particular, we emphasize the principles of the finite element method (FEM) as well as the boundary
element method (BEM), their efficient usage and a coupling of both.
Teaching methods
Lectures
Tutorials
Project work
Summary
Topics covered:
1. Electrostatics - physics, a 2d benchmark, nodal FEM, BEM.
2. Magnetostatics - physics, a 3d benchmark, edge FEM, FEM-BEM coupling.
3. Electromagnetic scattering - physics, a 3d benchmark, FEM with an absorption layer, BEM.
Compulsory literature:
D. Lukáš - Mathematical Modelling in Electromagnetism. Lecture Notes of VŠB-TU Ostrava, June 2010.
M. Křížek - Mathematical and Numerical Modelling in Electrical Engineering. Kluwer Academic Publishers 1996.
J. Schoeberl - Numerical Methods for Maxwell's Equations. Lecture Notes of Kepler University in Linz, 2005.
Recommended literature:
P. Monk - Finite Element Methods for Maxwell's Equations. Oxford University Press, 2003.
O. Steinbach, S. Rjasanow - The Fast Solution of Boundary Integral Equations. Springer 2007.
Way of continuous check of knowledge in the course of semester
E-learning
Other requirements
Prerequisities
Subject has no prerequisities.
Co-requisities
Subject has no co-requisities.
Subject syllabus:
1. Fyzika elektromagnetismu – silové účinky nábojů, elektrický proud,
Kirchhoffovy zákony, silové účinky vodičů, magnetismus, Maxwellovy rovnice.
Analytická řešení jednoduchých příkladů.
2. Elektrické obvody – lineární prvky, simulace rezonátoru, přechodové
jevy. Analytické
a numerické metody řešení soustav lineárních rovnic.
3. Elektronické obvody – nelineární prvky, simulace zesilovače. Newtonova
metoda
pro řešení soustav nelineárních rovnic. Eulerova metoda pro řešení časově-
závislých jevů.
4. Elektrostatika – výpočet elektrického pole mezi deskami kondenzátoru.
Metoda konečných diferencí, metoda konečných prvků ve 2D.
5. Magnetostatika – výpočet magnetického pole elektromagnetu. Metoda
konečných prvků ve 3D, řešení úloh se semidefinitním operátorem.
6. Časově-harmonické buzení – výpočet vířivých proudů ve stínění
transformátoru. Metoda konečných prvků s komplexními čísly.
7. Nelineární materiály – analýza nasycení jádra transformátoru.
Newtonova metoda párovaná s metodou konečných prvků.
8. Diskuse dalších modelů – elektromagnetické vlnění, obecná časově-
proměnná pole.
9. Inverzní a optimalizační úlohy v elektromagnetismu.
Conditions for subject completion
Occurrence in study plans
Occurrence in special blocks
Assessment of instruction
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.