Kursplan för Elektromagnetiska beräkningar

Grundläggande kurser i elektromagnetisk fältteori och viss erfarenhet av MATLAB.

Numerisk lösning av Maxwells ekvationer spelar en allt viktigare roll inom modern elektroteknik. Framsteg inom både datorteknik och numeriska algoritmer gör det möjligt att lösa många elektromagnetiska problem genom beräkning, snarare än traditionella arbetssätt baserade på konstruktion och provning av prototype. Detta gäller för så spridda områden som virvelströmsberäkningar för generatorer, elektriska maskiner och transformatorer, mikrovågskretsar och antenner, optiska komponenter, radarspridning och elektromagnetisk kompatibilitet. 

Kursen introducerar de viktigaste metoderna inom elektromagnetiska beräkningar: (i) finita differenser, (ii) finita element och (iii) momentmetoden. Dessa metoder tillämpas på modelproblem. Tillämpningar från olika områden av elektromagnetiken används för att illustrera styrkor och svagheter för dessa tre metoder. Kursens mål är att ge studenterna verktyg för att välja en lämplig metod givet ett industriellt elektromagnetiskt problem.

• Formulera och implementera grundläggande beräkningsalgoritmer för elektromagnetiska problem baserat på
• finita differenser
• finita element metoden
• momentmetoden
• Genomföra grundläggande utvärdering av det numeriska felet
• Skilja på olika källor till det beräkningsfelet
• Använda grundläggande extrapolationstekniker
• Välja mellan tids-, frekvens- eller egenvärdesanalys givet ett elektromagnetiskt problem
• Välja lämplig numerisk metod för en given tillämpning
• Välja lämpliga verktyg för bearbetning av resultaten för given tillämpning
• Använda kommersiell mjukvara på ett välinformerat sätt
• Utvärdera hur stora beräkningsresurser som krävs för att analysera ett givet industriellt problem

• Finita differenser för elektrostatiska och vågutbredningsproblem i en, två och tre dimensioner. Förskjutna nät för Maxwells ekvationer (FDTD eller Yees metod). Tillämpning på beräkning av kapacitans och S-parametrar för mikrovågskrets.
• Finita element metoden (FEM) i en och två dimensioner. Nod- och kantelement. Galerkins metod och variationsformuleringar. Tillämpning på mikrovågskaviteter, magnetostatiska och virvelströmsproblem.
• Momentmetoden i två och tre dimensioner. Integralformulering av elektrostatiken och Maxwells ekvationer. Greens funktioner och numerisk integration. Tillämpning på kapacitansberäkningar och elektromagnetisk spridning från tunna trådar.