Detail předmětu

Počítačové modelování elektrotechnických zařízení a komponentů

FEKT-BMEMAk. rok: 2012/2013

Navázáni a rozšíření poznatků o numerických metodách, užití numerických metod. Metoda konečných prvků a její možnosti pro řešení úloh elektromagnetického pole s příklady různých aplikací k výpočtu elektromagnetických polí zejména statických, stacionárních, kvazistacionárních a kvazistatických. Výuka je podpořena zejména programovým systém ANSYS, zvládnutí jeho ovládání. Přístup k programování a využití jeho silných stránek, filozofie systému ANSYS, návaznost na další CAD/CAE/CAM systému SOLIDWORKS a návaznost na znalosti v předmětu BTMP.
Počítačová cvičení jsou připravena pro řešení vybraných úloh z široké oblasti elektrotechniky a elektroniky v prostředí ANSYS v návaznosti na 3D parametrický modelář - SOLIDWORKS a dovednosti získané v tomto předmětu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

3

Garant předmětu

prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav teoretické a experimentální elektrotechniky (UTEE)

Výsledky učení předmětu

Studenti získají hlubší znalosti a dovednosti v problematice numerického modelování se zaměřením na počítačový prototyping, přehled v používání metod modelování úloh elektrotechniky s návazností na přípravu 3D modelu. Budou schopni ve vhodném prostředí sestavit a řešit jednoduché úlohy formulované na základě redukovaných Maxwellových rovnic, sdružené úlohy a komerčně využitelné znalosti v průmyslu.
Studenti budou připraveni pro náročnější práci v navazujícím předmětu MMEM.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Samostatný projekt 40 bodů, zápočtový test 60 bodů.

Osnovy výuky

Přednášky:
Úvod do modelování a numerických metod, Metoda konečných prvků (MKP)
MKP - základní úlohy (statická, stacionární, kvazistacionární, nestacionární)
Okrajové podmínky, fyzikální interpretace modelu
Základní úlohy - řešení, stabilita řešení
Elektrostatické modely
Magnetostatické modely
Teplotní úlohy
Parametrické modely
Zásady parametrického modelování, tvorba modelů
Vázané úlohy
Fyzikální význam a interpretace výsledků
Vyhodnocování a zobrazování výsledků
Nestacionární úlohy, vazba modelu, přesnost
Způsoby ověření výsledků

Počítačová cvičení:
Úvod, seznámení s prostředím ANSYS Workbench, Metoda konečných prvků (MKP)
Základní analýzy MKP
Základní 2D a 3D úlohy elektrotechniky
Elektrostatická 2D úloha
Magnetostatická 2D úloha s vazbou na obvodové prvky
Vázané úlohy, zadání samostatných projektů
Složitější úlohy elektrotechniky, analýza
Problematika interpretace a vyhodnocení výsledků
Seznámení s prostředím SOLIDWORKS
Tvorba jednoduchých 2D a 3D modelů
Tvorba složitějších 2D a 3D modelů
3D úloha, analýza a vyhodnocení
Zápočtový test, odevzdání samostatných projektů

Učební cíle

Procvičit a prohloubit znalosti používaných numerických metod, praktické přístupy používané při modelování úloh a analýze elektromagnetických polí. Seznámit studenty s nosnými prvky a přístupy ovládání programů pro modelování a analýzu úloh formulovaných pomocí parciálních diferenciálních rovnic tak, aby byli schopni sami sestavit numerický model a kompletně provézt analýzu a interpretaci v navrženém prostředí ANSYS.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

Dědek L., Dědková J.: Elektromagnetismus. Skripta, VUTIUM, Brno 2000 (CS)
KROUTILOVÁ, E.; STEINBAUER, M.; HADINEC, M.; FIALA, P.; BARTUŠEK, K. Numerické modelování nehomogenity v materiálech. ElectroScope - http://www.electroscope.zcu. cz, 2007, roč. 2007, č. 4, s. 1 ( s.)ISSN: 1802- 4564. (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-B bakalářský

    obor B-AMT , 2 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný
    obor B-MET , 2 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný
    obor B-TLI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný
    obor B-SEE , 2 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný
    obor B-EST , 2 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný všeobecný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

prof. Ing. Pavel Fiala, Ph.D.

Osnova

Úvod do modelování a numerických metod, Metoda konečných prvků (MKP)
MKP - základní úlohy (statická, stacionární, kvazistacionární, nestacionární)
Okrajové podmínky, fyzikální interpretace modelu
Základní úlohy - řešení, stabilita řešení
Elektrostatické modely
Magnetostatické modely
Teplotní úlohy
Parametrické modely
Zásady parametrického modelování, tvorba modelů
Vázané úlohy
Fyzikální význam a interpretace výsledků
Vyhodnocování a zobrazování výsledků
Nestacionární úlohy, vazba modelu, přesnost
Způsoby ověření výsledků

Cvičení na počítači

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Tomáš Kříž, Ph.D.

Osnova

Úvod, seznámení s prostředím ANSYS Workbench, Metoda konečných prvků (MKP)
Základní analýzy MKP
Základní 2D a 3D úlohy elektrotechniky
Elektrostatická 2D úloha
Magnetostatická 2D úloha s vazbou na obvodové prvky
Vázané úlohy, zadání samostatných projektů
Složitější úlohy elektrotechniky, analýza
Problematika interpretace a vyhodnocení výsledků
Seznámení s prostředím SOLIDWORKS
Tvorba jednoduchých 2D a 3D modelů
Tvorba složitějších 2D a 3D modelů
3D úloha, analýza a vyhodnocení
Zápočtový test, odevzdání samostatných projektů