Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Mezőszimuláció végeselem-módszerrel

    A tantárgy angol neve: Field Simulation with Finite Element Methods

    Adatlap utolsó módosítása: 2009. március 3.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2009. november 24.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki Szak, BSc és MSc képzés

    Szabadon választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHV9035 5-9 4/0/0/v 5 1/1
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Sebestyén Imre, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Sebestyén Imre

    egyetemi docens

    Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék

    Dr. Gyimóthy Szabolcs

    egyetemi docens

    Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    Matematika, Elektromágneses terek

    7. A tantárgy célkitűzése

    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.

    8. A tantárgy részletes tematikája 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.
    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    :

    Tantermi előadás számítógépes bemutatóval.

    10. 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

    11. Pótlási lehetőségek

    Az időben be nem adott házifeladat a pótlás időszak végéig beadható.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A szorgalmi időszakban a tárgy oktatóinak heti fogadóóráján, a vizsgaidőszakban az oktatóval egyeztetett időpontban lehet konzultálni. A fogadóóra időpontja a tanszéki hirdetőtáblán található.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    - 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.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

     

    Kontakt óra

    60

    Félévközi készülés órákra

    15

    Felkészülés zárthelyire

     

    Házi feladat elkészítése

     

    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása

     

    Önálló feladat kidolgozása

    60

    Vizsgafelkészülés

    15

    Összesen

    150

    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Sebestyén Imre

    egyetemi docens

    Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék