457-0938/01 – Computational Electrical Engineering (VYET)

Gurantor departmentDepartment of Applied MathematicsCredits10
Subject guarantordoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.Subject version guarantordoc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Study levelpostgraduateRequirementChoice-compulsory
YearSemesterwinter + summer
Study languageCzech
Year of introduction2005/2006Year of cancellation2009/2010
Intended for the facultiesIntended for study typesDoctoral
Instruction secured by
LoginNameTuitorTeacher giving lectures
LUK76 doc. Ing. Dalibor Lukáš, Ph.D.
Extent of instruction for forms of study
Form of studyWay of compl.Extent
Full-time Credit and Examination 2+0
Distance Credit and Examination 2+0

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

Další požadavky na studenta

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

Full-time form (validity from: 1960/1961 Summer semester, validity until: 2012/2013 Summer semester)
Task nameType of taskMax. number of points
(act. for subtasks)
Min. number of points
Exercises evaluation and Examination Credit and Examination 100 (145) 51
        Examination Examination 100  0
        Exercises evaluation Credit 45  0
Mandatory attendence parzicipation:

Show history

Occurrence in study plans

Academic yearProgrammeField of studySpec.ZaměřeníFormStudy language Tut. centreYearWSType of duty
2009/2010 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics K Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2009/2010 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics P Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2008/2009 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics P Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2008/2009 (P2646) Information Technology K Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2008/2009 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics K Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2007/2008 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics P Czech Ostrava Choice-compulsory study plan
2006/2007 (P2646) Information Technology (1801V002) Computer Science and Applied Mathematics P Czech Ostrava Choice-compulsory study plan

Occurrence in special blocks

Block nameAcademic yearForm of studyStudy language YearWSType of blockBlock owner