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Chair of Electromagnetic Theory


Prof. Dr. rer. nat. Markus Clemens

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Forschungsförderprojekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft

(DFG CL143/11-1, DFG CL143/11-2)

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Parallele und explizite Verfahren für die Simulation von Wirbelstromproblemen

(Engl.: Parallel and explicit methods for the simulation of eddy current problems)

 

Projektnehmer:

Clemens, Markus, Prof. Dr. rer. nat. - Lehrstuhl für Theoretische Elektrotechnik

 

Mitarbeiterin:

Jennifer Dutiné, M.Sc.

Bernhard Kähne, M.Sc.

 

Beteiligte Wissenschaftler:

In Kooperation mit Prof. Dr. Sebastian Schöps, Graduiertenschule Computational Engineering, TU Darmstadt

 

Pressemeldung:

www.presse.uni-wuppertal.de/de/medieninformationen/2018/02/08/26298-neuen-algorithmen-auf-der-spur-wissenschaftler-wollen-die-simulation-von-magnetfeldern-effizienter-machen/

 

Projektbeschreibung:

Die Entwicklung von effizienten Designs für elektrische oder elektromechanische Energiewandler (Transformatoren, Elektromotoren, Generatoren, Aktuatoren, Wirbelstrombremsen, usw.) setzt eine genaue Kenntnis der magnetischen Felder und Flüsse in den jeweiligen Geräten voraus. Die numerische Simulationen der niederfrequenten elektromagnetischen Felder und ihrer Wechselwirkungen zur Berechnung und Visualisierung stellt eine wichtige und kostengünstige Alternative zu Messungen dar („virtuelle Prototypen“).

In diesem Forschungsvorhaben sollen Grundlagen neuer numerische Methoden entwickelt bzw. bestehenden Methoden optimiert werden, um die Simulation von niederfrequenten Magnetfeldern effizienter zu machen. Das Ziel ist es detailgenaue Modelle und die daraus resultierenden größeren diskreten Probleme lösen zu können und das in kürzerer Zeit, in dem neue parallele Prozessorarchitekturen ausgenutzt werden. Dazu soll insbesondere die Kombination von Discontinuous Galerkin Finite-Elemente Methoden mit expliziten Zeitintegrationsverfahren, wie zum Beispiel den Runge-Kutta-Chebyshev-Verfahren, erprobt werden. Hiermit können kommende Multi-Prozessor-Rechnerarchitekturen (z.B. durch Grafikbeschleunigerkarten) hervorragend ausgenutzt werden, da viele (parallele) Rechenoperationen bei geringem Datentransport ausgeführt werden können.

 

 

Schlagworte:

Angewandte Mathematik, Theoretische Elektrotechnik, Wissenschaftliches Rechnen, Numerik elektromagnetischer Felder, Zeitintegration, Finite-Elemente Methode

 

Veröffentlichungen (chronologisch):

S. Schöps, I. Niyonzima und M. Clemens, Parallel-in-time Simulation of the Eddy Current Problem using Parareal, 21st Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2017), Daejeon, Korea, 18.-22.06.2017, Two-page Short Paper submitted, 2017.

J. Dutiné, M. Clemens und S. Schöps, Multiple Right-Hand Side Techniques in Semi-Explicit Time Integration Methods for Transient Eddy Current Problems, 17th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2016), Miami, USA, 13.-16.11.2016, One-page digest, November 2016.

I. Niyonzima, M. Clemens und S. Schöps, Investigation of the Time Integration Methods on the Parareal Method for Field Computation of Eddy Currents Problems, 17th Biennal IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2016), Miami, USA, 13.-16.11.2016, One-page digest, November 2016.

J. Dutiné, M. Clemens und S. Schöps, Survey on Semi-Explicit Time Integration of Eddy Current Problems, 11th International Conference on Scientific Computing in Electrical Engineering (SCEE 2016), Strobl, Austria, 03.-07.10.2016, Abstract, Full paper submitted, 2016.

J. Dutiné, M. Clemens und S. Schöps, Numerical Techniques for the Acceleration of Semi-Explicit Time Integration of Eddy Current Problems, URSI e.V. Deutschland 2016 Kleinheubacher Tagung (KHB 2016), Miltenberg, Germany, 26.-28.09.2016, Abstract, September 2016.

J. Dutiné, M. Clemens und S. Schöps, Explicit Time Integration of Eddy Current Problems Using a Selective Matrix Update Strategy, 17th International IGTE Symposium on Numerical Field Calculation in Electrical Engineering (IGTE 2016), Graz, Austria, 18.-21.09.2016, Book of Abstracts, p. 56., September 2016.

J. Dutiné, M. Clemens, S. Schöps und G. Wimmer, Explicit Time Integration of Transient Eddy Current Problems, 10th International Symposium on Electric and Magnetic Fields (EMF 2016), Lyon, 12.-14.04.2016., International Journal of Numerical Modell: Electric Networks, Devices and Fields, 2015.

J. Dutiné, M. Clemens, C. Richter, S. Schöps und G. Wimmer, Explicit Time Integration of Eddy Current Problems with a Weakly Gauged Schur-Complement Vector Potential Formulation, URSI e.V. Kleinheubacher Tagung, Miltenberg, 28.-30.09.2015, Abstract, September 2015.