Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással
    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Mezőszimuláció végeselem módszerrel

    A tantárgy angol neve: Field Simulation with Finite Element Methods

    Adatlap utolsó módosítása: 2023. április 14.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki Szak

    Szabadon választható tárgy
    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHVJV35   4/0/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Pávó József,
    4. A tantárgy előadója

    Név: Beosztás: Tanszék: 

    Dr. Pávó József egyetemi tanár Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék

    Dr. Gyimóthy Szabolcs egyetemi docens Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék

    Dr. Bilicz Sándor egyetemi docens Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék 


    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Matematika, Elektromágneses terek
    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIHV9035") )
    VAGY
    NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIEVD024") )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

    Ajánlott:

    Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:
    VIEVD024    Számítógépes mezőszimuláció a mérnöki tervezésben

    A tárgyat nem vehetik fel azok a hallgatók, akik teljesítették a tárgy előd tantárgyát (VIHV9035) 

    7. A tantárgy célkitűzése A végeselem-módszer (FEM) egyre nagyobb szerepet játszik a mérnöki munkában. A tárgy célja a FEM alapjainak megismerése és módszer alkalmazásához szükséges ismeretek elsajátítása. Az elméleti alapokat követően különböző mezőszimulációs szoftverek (Matlab PDE Toolbox, Comsol Multiphysics, stb.) megismerése és tipikus elektromágneses térszámítási feladatok megoldása a szoftverekkel.
    8. A tantárgy részletes tematikája 1.hét. Alapismeretek összefoglalása: Maxwell-egyenletek, energia, erőhatások. Unicitási tétel dualitás, közeghatár-feltételek. Maxwell-egyenletek megoldása potenciálok bevezetésével. Időben állandó elektromos és mágnes tér számítása; skalár-, és vektorpotenciál alkalmazása.
    2.hét.Időben változó elektromágneses tér, örvényáram-feladatok megoldása potenciálokkal
    Hullámtani feladatok megoldása potenciálokkal, ill. a térjellemző vektorok alapján.
    3.hét. Operátor-egyenletek megoldásának általános alapjai. Standard variációs elv.
    Reziduum-elv, Galjerkin-módszer. Alkalmazás a Poisson-egyenlet megoldására.
    4.hét. 2-dimenziós feladatok, általánosított Poisson-egyenlet, megoldás végeselem-módszerrel. Háromszögfelosztás, lineáris és magasabb fokszámú bázisfüggvények. Elemegyenletek.
    5.hét. Globális egyenletek generálása és megoldása, direkt és iterációs megoldási eljárások. Illusztráció („papír-ceruza” módszer) 2D lineáris háromszög-végeselemek alkalmazására.
    6. hét. A Matlab PDE Toolbox bemutatása. A modellalkotás kérdéseinek tárgyalása kiválasztott feladatok alapján. Kapacitás számítása.
    7.hét. Stacionárius mágneses tér számítása lineáris ill. nemlineáris mágneses közegek esetén. Indukció-együttható számítása.
    8.hét. Örvényáram-feladatok megoldása, veszteség, váltakozóáramú ellenállás számítása.
    9.hét. A végeselemes számítások hibaanalízise, a szingularitások hatásának elemzése.
    10. hét. Hullámtani feladatok megoldásának bemutatása: sajátérték feladatok, módusok határfrekvenciájának számítása csőtápvonalra. Vezetett hullámterjedési feladat megoldása H-síkú elágazásra, ű szórási feladat megoldása, radar-keresztmetszet számítása.
    11-14.hét. Mezőszimulációs laboratórium: a hallgatók szakirányú képzéséhez kapcsolódó, önállóan választott térszámítási feladat megoldása Matlab PDE Toolbox alkalmazásával.

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Tantermi előadás és számítógépes laboratóriumi gyakorlat.
    10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban: az önállóan kidolgozandó feladat mezőszámítási modelljének bemutatása, szóbeli beszámoló keretében (11.-14.hét)
    b. A vizsgaidőszakban: az önállóan kidolgozandó mezőszimulációs feladat elkészítése, és a megoldás prezentálása.
    Elővizsga: nincs.

    11. Pótlási lehetőségek A beszámoló különeljárási díj ellenében a pótlási héten pótolható.
    12. Konzultációs lehetőségek A szorgalmi időszakban a tárgy oktatóinak heti fogadóóráján, a vizsgaidőszakban az oktatóval egyeztetett időpontban lehet konzultálni. A fogadóóra időpontja a tanulmányi portálon megtalálható.
    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom - Sebestyén I.: Számítógépes mezőszimuláció. Elektronikus jegyzet, BME-SZHVT, 2004. http://www.evt.bme.hu/education/fem/elmelet/
    - Zombory L., Koltai M.: Elektromágneses terek gépi analízise, Műszaki Könyvkiadó,
    Budapest, 1979.
    - Vágó I.: Villamosságtan II. Elektromágneses terek, Tankönyvkiadó, Budapest, 1988.
    - Silvester P.P., Ferrari R.L.: Finite elements for electrical engineers, Cambridge University Press, 1983.
    - Ida N., Bastos J.P.A.: Electromagnetics and Calculation of Fields. Springer, New York, 1992.
    - Partial Differential Equation Toolbox, Users Guide. The Mathworks Inc.
    - FEMLAB Electromagnetics Module, Users and Reference Guide, Comsol AB. 2002.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire0
    Házi feladat elkészítése10
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása0
    Vizsgafelkészülés40
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Gyimóthy Szabolcs

    egyetemi docens

    Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan tanszék