Numeryczna analiza pól elektromagnetycznych Ludwik Antal

Program Klasyfikacja i opis pól elektromagnetycznych występujących w maszynach i urządzeniach elektrycznych. Klasyfikacja metod wyznaczania rozkładu przestrzennego pól elektromagnetycznych. Klasyfikacja problemów i warunków brzegowych rozwiązań. Przegląd aplikacji do obliczeń numerycznych (2D/3D). Budowa modelu i rozwiązanie zagadnienia metodą elementów skończonych (FEM). Wyznaczanie indukcyjności, impedancji, sił, momentów, strat mocy, rozkładu temperatur i naprężeń. Modelowanie polowo-obwodowe stanów dynamicznych maszyn i urządzeń.

Treści i zakres wykładu

elektromagnetycznego, prądów przemiennych (time-harmonics), Równania pól: elektrostatycznego, magnetostatycznego, przepływowego, elektromagnetycznego, prądów przemiennych (time-harmonics), nieustalonych (transient) Równania pól Metody wyznaczania rozkładów pól: analityczne modelowanie metody numeryczne Opis podstawowych metod numerycznych: różnic skończonych elementów skończonych elementów brzegowych

Rozwiązania dwuwymiarowe Rozwiązania płasko-równoległe i osiowo-symetryczne. Warunki brzegowe. Źródła pola: potencjały, ładunki, prądy i magnesy trwałe. Generowanie i modyfikacja siatki. Rozwiązania trójwymiarowe. Budowa modeli i ich importowanie z aplikacji CAD. Generowanie siatki 3D. Równania napięciowe uzwojeń i ich związek z rozwiązaniem polowym.

Modelowanie polowo-obwodowe Dwuwymiarowy model warstwowy. Uwzględnianie skosów i połączeń czołowych uzwojeń Modelowanie polowo-obwodowe Odwzorowanie ruchu w modelach polowych. Modelowanie polowo-obwodowe. Stany statyczne i dynamiczne. Zastosowania.

Przegląd aplikacji do analizy pól płaskich. Aplikacje Przegląd aplikacji do analizy pól trójwymiarowych. Obliczanie na podstawie rozwiązań polowych: indukcyjności i impedancji, sił i momentów strat mocy

Prezentacja i analiza wyników Prezentacja i analiza wyników obliczeń numerycznych. Pola sprzężone. Pola naprężeń wywołane siłami elektrostatycznymi, magnetostatycznymi i termicznymi. Pola temperatur wywołane stratami mocy generowanymi przez pola elektromagnetyczne lub przepływowe. Przykłady rozwiązań pól płaskich i trójwymiarowych maszyn i urządzeń elektrycznych.

Literatura Janusz Turowski, ELEKTRODYNAMIKA TECHNICZNA, Wyd. 2 zm., Warszawa, WNT, 1993 Janusz Turowski, OBLICZENIA ELEKTROMAGNETYCZNE ELEMENTOW MASZYN I URZADZEN ELEKTRYCZNYCH, Warszawa, WNT, 1982 Andrzej Demenko, OBWODOWE MODELE UKŁADÓW Z POLEM ELEKTROMAGNETYCZNYM, Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 2004

Andrzej Demenko, SYMULACJA DYNAMICZNYCH STANÓW PRACY MASZYN ELEKTRYCZNYCH W UJĘCIU POLOWYM, Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1997 Lech Nowak, MODELE POLOWE PRZETWORNIKÓW ELEKTROMECHANICZNYCH W STANACH NIEUSTALONYCH, Poznań, Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, 1999 Stanisław Bolkowski, [i inni], KOMPUTEROWE METODY ANALIZY POLA ELEKTROMAGNETYCZNEGO, Wyd. 2 cz. zm., Warszawa, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993

Binns, K. J., Lawrenson, P. J., Trowbridge C. W., THE ANALITICAL AND NUMERICAL SOLUTION OF ELECTRIC AND MAGNETIC FIELDS, Chichester : John Wiley and Sons, 1992 Sadiku, Matthew N.O., NUMERICAL TECHNIQUES IN ELECTROMAGNETICS, Second Edition, CRC Press LLC, 2001 Hameyer, K., Belmans, R., NUMERICAL MODELLING AND DESIGN OF ELECTRICAL MACHINES AND DEVICES, Katholieke Universiteit Leuven, 1999

Peterson, Andrew F. , Ray, Scott L Peterson, Andrew F., Ray, Scott L., Raj Mittra, COMPUTATIONAL METHODS FOR ELECTROMAGNETICS, Wiley-IEEE Press, 2001 Humphries, Stanley Jr, FIELD SOLUTIONS ON COMPUTERS, CRC Press, 1997 Peter Monk, FINITE ELEMENT METHODS FOR MAXWELL'S EQUATIONS, Clarendon Press, Oxford, 2003

Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych. Arkady, Warszawa 1972 He was born in Caterham, England in 1921, attended Primary and Secondary Schools in Poland, and obtained his BSc, PhD and DSc at Imperial College, London, England. He has received many honorary degrees including ones from Ireland, Belgium, Norway, Sweden, China, Poland, Scotland, Germany, France, England, Italy, Portugal,  Hong Kong, Hungary and the United States. He has also received many special honors and medals including the title of Commander of the British Empire and the Royal Medal from HM Queen Elizabeth II, the 'Carl Friedrich Gauss' medal of the West German Academy of Science, the Nathan Newmark Medal of the Americal Society of Civil Engineers, the James Alfred Ewing Medal of the Institution of Civil Engineers, (UK), the Worcester Warner Reed Medal of the American Society of Mechanical Engineers, the Newton- Gauss Medal at the International Association for Computational Mechanics, the Gold Medal of the Institution of Structural Engineering , the Gold Medal of the Institution for Mathematics and its Applications and the S. Timoshenko medal of the American Society of Mechanical Engineers. He was elected to the Royal Society and the Royal Academy of Engineering in 1978 and is a Foreign Member of the United States National Academy of Engineering,  of the Polish Academy of Science, the Italian National Academy of Sciences (Acadmia dei Lincei) and the Chinese National Academy of Sciences. Zienkiewicz, Olgierd C., Taylor, R. L. The finite element method. Vol. 1, 2, 3, ed. 5, Oxford : Butterworth-Heinemann, 2000 Emeritus Professor O.C. Zienkiewicz Department of Civil Engineering University of Wales Swansea Zienkiewicz O.C.: Metoda elementów skończonych. Arkady, Warszawa 1972