E501 – Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik

Modul
Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik
Methods of Numerical Field Calculation / Higher Mathematics
Modulnummer
E501 [MA_51.1]
Version: 1
Fakultät
Elektrotechnik
Niveau
Master
Dauer
1 Semester
Turnus
Sommersemester
Modulverantwortliche/-r

Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Dozent/-in(nen)

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

Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Dozent/-in in: "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
Lehrsprache(n)

Deutsch
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
ECTS-Credits

8.00 Credits

Workload

240 Stunden

Lehrveranstaltungen

5.25 SWS (3.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung | 0.25 SWS Praktikum)
Selbststudienzeit

161.00 Stunden
182.00 Stunden Selbststudium - Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik
Prüfungsvorleistung(en)
Keine
Prüfungsleistung(en)

Alternative Prüfungsleistung - Beleg
Wichtung: 50%
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"

Alternative Prüfungsleistung - Referat
Prüfungsdauer: 20 min | Wichtung: 50%
in "Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik"
Lehrform
Vorlesungen, Übung zum großen Teil am PC
Medienform
Keine Angabe
Lehrinhalte/Gliederung

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. 
Qualifikationsziele
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.
Sozial- und Selbstkompetenzen
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.
Besondere Zulassungsvoraussetzung
Keine Angabe
Empfohlene Voraussetzungen

Mathematik 1, 2, 3, Elektrotechnik 1, 2, 3, Theoretische Elektrotechnik
Fortsetzungsmöglichkeiten
Keine Angabe
Literatur
  • 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.)
Aktuelle Lehrressourcen

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Hinweise
Keine Angabe
Link zu Kurs/Lernressourcen im OPAL
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/auth/RepositoryEntry/23056744460
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