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Numerische Simulation elektromagnetischer Felder

(Entwicklung und Anwendung von Verfahren zur numerischen Simulation)

Programm FIELDS

Das Programm FIELDS dient der numerischen Berechnung elektrostatischer bzw. stationärer elektrischer und magnetischer Felder mit Hilfe der Finite-Differenzen-Methode (Box-Methode).
Gelöst wird für elektrostatische Felder die Poissongleichung, für stationäre elektrische Felder die Laplacegleichung bzw. für stationäre magnetische Felder die Vektorpotentialgleichung für den örtlich-zweidimensionalen Fall in einem rechteckigen Grundgebiet einschließlich inhomogener Materialien.

Die Ergebnisauswertung erfolgt wahlweise als:

  • Tabelle der numerischen Werte von Potential und Feldgrößen
  • Gebirgsdarstellung von Potential- und Feldverteilungen
  • Äquicolordarstellung von Potential- und Feldverteilungen
  • Isoliniendarstellung von Potential- und Feldgrößen
  • Pfeildarstellung der Feldgrößen
  • Schnittdarstellung von Potential- und Feldgrößen

Im Bild dargestellt ist die Feld und Potentialverteilung in einer Flächenbeflockungsanlage.Ziel der Berechnungen sind die Optimierung der Anlagenparameter zur Gewährleistung einer gleichmäßigen Beschichtung.

 

 

 

 

Programm BIOSAR

Ausgehend von einer beliebigen dreidimensionalen Leiteranordnung einschließlich der entsprechenden Leiterströme wird das resultierende Magnetfeld (magnetische Feldstärke oder Flussdichte, Komponenten und Betrag) im dreidimensionalen Raum berechnet. Die Berechnung erfolgt unter Verwendung des Gesetzes von Biot-Savart. Ein beliebig gekrümmter Leiter wird in lineare Einzelstücke zerlegt. Die aus den Einzelstücken resultierenden Feldanteile werden vektoriell im dreidimensionalen Raum überlagert. Vorausgesetzt wird eine konstante Permeabilität im betrachteten Raum. Aus der dreidimensionalen Verteilung der Feldstärke bzw. Flussdichte können in beliebigen Ebenen Isoliniendarstellungen der interessierenden Größen, Vektorplots sowie weitere Schnittdarstellungen erstellt werden.


Im Bild dargestellt ist die magnetische Flussdichte (in µT) im Bereich eines Gleichrichterunterwerkes der Bahnenergieversorgung zur Beurteilung der Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte. Die Berechnungen können durch entsprechende Messungen mit vorhandenen Messgeräten verifiziert werden.

 

 

 

 

Kontakt:

HTW Dresden

Fakultät Elektrotechnik

Friedrich-List-Platz 1

Prof. Dr.-Ing. habil. Roland Stenzel

Prof. Dr.-Ing. habil. Wilfried Klix

Aktualisiert: 24.01.2019  |  Autor: R. Stenzel