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E501 – Methoden der numerischen Feldberechnung / Höhere Mathematik
Methods of Numerical Field Calculation / Higher Mathematics
Version: 1
Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Prof. Dr. rer. nat. habil. Jörg Wensch
joerg.wensch(at)htw-dresden.de
Prof. Dr. rer. nat. Ole Hirsch
ole.hirsch(at)htw-dresden.de
Deutsch
8.00 Credits
240 Stunden
5.25 SWS (3.00 SWS Vorlesung | 2.00 SWS Übung | 0.25 SWS Praktikum)
161.00 Stunden
182.00 Stunden (Selbststudium)
Alternative Prüfungsleistung - Beleg
Wichtung: 50 %
Alternative Prüfungsleistung - Referat
Prüfungsdauer: 20 min | Wichtung: 50 %
Vorlesungen, Übung zum großen Teil am PC
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.
- 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.
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.
Mathematik 1, 2, 3, Elektrotechnik 1, 2, 3, Theoretische Elektrotechnik
- 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.)
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