E501 – Methods of Numerical Field Calculation / Higher Mathematics

Module
Methods of Numerical Field Calculation / Higher Mathematics
Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik
Module number
E501 [MA_51.1]
Version: 1
Faculty
Electrical Engineering
Level
Master
Duration
1 Semester
Semester
Summer semester
Module supervisor

Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Lecturer(s)

Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Wensch
joerg.wensch(at)htw-dresden.de
Lecturer in: "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"

Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Lecturer in: "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
Course language(s)

German
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
ECTS credits

8.00 credits

Workload

240 hours

Courses

5.25 SCH (3.00 SCH Lecture | 2.00 SCH Seminar | 0.25 SCH Internship)
Self-study time

161.00 hours
182.00 hours Self-study - Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik
Pre-examination(s)
None
Examination(s)

Alternative examination - Paper
Weighting: 50%
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"

Alternative examination - Presentation
Examination time: 20 min | Weighting: 50%
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
Form of teaching
Vorlesungen, Übung zum großen Teil am PC
Media type
No information
Instruction content/structure

Numerische Feldberechnung: Beschreibung elektromagnetischer Felder durch partielle Differenzialgleichungen; Analogiebeziehungen der Felder; mathematische Grundlagen der Finite-Element-Methode (FEM); Arbeitsschritte bei der numerischen Feldberechnung; Präprozessor, Solver und Postprozessor am Beispiel des FEM-Programms ANSYS; Einführung in APDL (ANSYS parametric design language); Berücksichtigung nichtlinearer Materialeigenschaften; Berechnung zeitveränderlicher Felder

Höhere Mathematik: Forurier-Reihenentwicklungen; Modellierung mit und Lösungsmethoden für partielle(n) Differenzialgleichungen; Implementierung in Matlab; Visualisierung der Ergebnisse, Evaluation. 
Qualification objectives
Die Studentinnen und Studenten werden in die Lage versetzt, am Beispiel der numerischen Magnetfeldberechnung
  • konkrete Aufgabenstellungen für die FEM aufzubereiten,
  • FEM-Modelle zu erstellen und mittels FEM-Software zu bearbeiten,
  • Fehler bei der Modellierung zu erkennen und zu korrigieren
  • Berechnungsergebnisse darzustellen, zu interpretieren und zu bewerten. Im Teil Höhere Mathematik (Mathematik 4) werden die im Grundstudium vermittelten Lehrinhalte Mathematik 1,2,3 mit den Themen „Funktionentheorie und partielle Differenzialgleichungen“ ergänzt und auf praxisrelevante Aufgabenstellungen angewendet. Die Studierenden werden in die Lage versetzt, komplexe Kurvenintegrale und spezielle partielle Differenzialgleichungen als mathematische Modelle technischer Sachverhalte zu verstehen und analytisch auszuwerten.
Social and personal skills
Den Studentinnen und Studenten wird die Notwendigkeit verdeutlicht, Simulationsergebnisse stets kritisch zu hinterfragen. . Im Teil Höhere Mathematik wird das analytische Denken in Formelstrukturen weiter gefördert, klar nachvollziehbare und fehlerfreie Rechenwege werden trainiert.
Special admission requirements
No information
Recommended prerequisites

Mathematik 1, 2, 3, Elektrotechnik 1, 2, 3, Theoretische Elektrotechnik
Continuation options
No information
Literature
  • Westmann, T.: Modellbildung und Simulation, mit einer Einführung in ANSYS, Springer-Verlag
  • Kost, A.: Numerische Methoden in der Berechnung elektromagnetischer Felder, Springer-Verlag
  • Goering, H., Roos, H.-G., Tobiska, L.: Finite-Element-Methode, Verlag Harri Deutsch
  • Müller, G., Groth, C.: FEM für Praktiker, Die Methode der Finiten Elemente mit dem FE-Programm ANSYS®, Expert-Verlag
  • Schätzing, W.: FEM für Praktiker, Band 4: Elektrotechnik, Expert-Verlag Bartsch,
  • H.-J.: Taschenbuch Mathematischer Formeln für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Hanser-Verlag (22.Aufl.) Meyberg, K.,
  • Vachenauer, P.: Höhere Mathematik 2, Springer-Verl. (4.Aufl.)
  • Dirschmid, H.: Mathematische Grundlagen der Elektrotechnik, F.Vieweg&Sohn (4.Aufl.)
  • Preuß, W., Kirchner, H.: Partielle Differentialgleichungen, Fachbuchverl. Leipzig (1.Aufl.)
  • Preuß, W., Wenisch, G. (Hrsg.): Lehr- und Übungsbuch Mathematik für Elektro- und Automatisierungstechniker, Fachbuchverl. Leipzig (1.Aufl.)
  • James, G.: Advanced Modern Engineering Mathematics, Pearson (3.Aufl.)
Current teaching resources

.
Notes
No information
Link to course/learning resources in OPAL
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/23056744460
Close detail view
© Modulux (Version 4.3)