In diesem Vortrag werden Mehrskalenverfahren für die schwachgekoppelte Simulation von räumlich-verteilten elektromagnetischen Bauteilen mit elektrischen Netzwerken besprochen. Wir betrachten Bauteile, die durch Maxwell’s partielle Differentialgleichungen (PDEs) und einigen zusätzlichen algebraischen Kopplungsgleichungen (AE) beschrieben werden, so dass das resultierende elektromagnetische Problem aus PDAEs besteht. Auf der anderen Seite wird die elektrische Schaltung direkt aus einem Netzwerkansatz heraus als System von differential-algebraischen Gleichungen modelliert. Die Kopplung von Netzwerk- und Feldmodellen erlaubt hier eine effiziente Nutzung des Mehrskalenverhaltens im Ort (multiscale). Eine typische Anwendung sind niederfrequente Bauteile wie Transformatoren oder Motoren, die durch gepulste Signale gesteuerte werden, so dass hier gleichzeitig Effekte auf verschiedenen Zeitskalen ablaufen (multirate). Die Struktur, Kopplung und der Index der semidiskreten Systeme werden analysiert und maßgeschneiderte Verfahren vorgestellt. Insbesondere werden Cosimulation und Bypassing-Verfahren, aber auch explizite Integratoren für das elektromagnetische Problem diskutiert. Wir zeigen analytisch und numerisch, dass die Methoden stabil und effizient arbeiten.

Eddy Currents

This term the chair of Applied Mathematics offers a seminar on Computational Magnetics. The aim is to understand scientific computing by improving our in-house magnetoquasistatic simulation package ‘FIDES‘.

All the typical tasks of applied mathematics will be covered: modeling, software design, coding, testing, simulation und visualization. This course follows up the lecture from 2010.

Die betrachteten Bauteile wurden durch Maxwell’s partielle Differentialgleichungen (PDEs) und einigen zusätzlichen algebraischen Kopplungsgleichungen (AE) beschrieben, so dass das resultierende System aus PDAEs besteht (z.B. niederfrequente Bauteile wie Transformatoren oder Motoren gesteuert durch gepulste Signale). Die Struktur, Kopplung und der Index der semidiskreten Systeme wurden analysiert und maßgeschneiderte Verfahren vorgestellt. Insbesondere Cosimulation und Bypassing-Verfahren wurden diskutiert. Es konnte gezeigt werden, dass die Methoden stabil und effizient arbeiten.

• DMV 2011 Tagungs-Website

sudo zypper ar http://download.opensuse.org/repositories/science/openSUSE_Tumbleweed/ opensuse:science

and install the package

sudo zypper in octave

You verify that UMFPACK works by the following computation

A=sprandsym(1000,0.01)+eye(1000);b=rand(1000,1);norm(A*(A\b)-b)

which solves a linear system with a sparse symmetric positive definite system matrix A and prints the residual to the console.

Hence it is not necessary to compile Octave on your own as previously described in this article.

Zeit und Ort
Freitag, 1. Juli 2011, 13:00 – 16:00
Universität Wuppertal, Campus Wicküler Park, Seminarraum 4. OG

12:00 – 13:00 Gemeinsames Mittagessen (optional)

13:00 – 14:00 Hauptvortrag (Dr. Timo Euler, CST AG)

Coupled Simulations in High Frequency Electromagnetic Applications

14:00 – 14:10 Kaffeepause

14:10 – 14:30 Vortrag (Carsten Cimala, BUW, Elektrotechnik)

Überblick zu den Arbeiten mit CST Studio Suite im Bereich Hochfrequenz

14:30 – 14:50 Vortrag (Sascha Baumanns, Universität zu Köln)

Modelling and analysis of spatial discretized Maxwell’s equations for circuit simulation

14:50 – 15:00 Kaffeepause

15:00 – 15:20 Vortrag (Christoph Kaufmann, BUW, AG Numerik)

Gekoppelte Simulation: Schaltung, Elektromagnetismus, und Thermik

15:20 – 15:40 Vortrag (Sebastian Schöps, BUW, AG Numerik)

Higher Order Co-Simulation for Field/Circuit Coupling

15:40 – 16:00 Abschlussdiskussion

The talk discusses (higher order) co-simulation in applications from electrical engineering, in particular electric networks coupled to distributed field and semiconductor models. The key is the representation of latent problem parts by reduced order models that are iteratively fitted (by waveform relaxation). This weakens the coupling and increases the efficiency of the coupled simulation. The convergence and stability of the method are analyzed, especially with respect to higher order time-integration.

http://www-num.math.uni-wuppertal.de

I plan to finish some of the works for SCEE 2010 and IGTE 2010, that is

• A modeling based preconditioned dynamic iteration scheme for coupled circuit-device problems
• Strategies for Hierarchical Solving of Field/Circuit Coupled Problems
• Regularization and Decomposition of Nonlinear Anisotropic Curl-Curl DAEs

Electric circuits contain devices that exhibit multi-physical effects. We may think of electric or magnetic, but also thermal effects. Traditionally these devices are idealized and only one effect is considered, while the others are disregarded. This yields simple laws that mathematically express their transient behaviour, but does not conform to reality. So sometimes these models are not accurate enough and one wants to simulate a particular device with a refined model. We shall present such a refined modelling approach for electromagnetic devices in this treatise.

• Coupling and Simulation of Lumped Electric Circuits Refined by 3-D Magnetoquasistatic Conductor Models Using MNA and FIT