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Elektromagnetismus und Thermik

In einem ersten Schritt ist das PDAE-Modell zur Beschreibung des gekoppelten Systems von Kabelsträngen und elektronischen Steuerelementen mit elektromagnetischer und thermischer Wechselwirkung zu entwickeln. Daneben soll versucht werden, aus der Designinformation aktive thermische Gebiete herauszufiltern und somit aus Effizienzgründen mit einem reduzierten thermischen Modell zu arbeiten. Hierfür sind geeignete Fehlerschranken vorzugeben und einzuhalten. Besonderes Augenmerk ist hierbei auf die Beschreibung der Kopplungsgleichungen bzw. Randbedingungen zu legen, um eine physikalisch sinnvolle Beschreibung des Modells (und keine unnötigen parasitären Anteile) zu erhalten. Insbesondere sind die Ergebnisse für die Magnetoquasistatik auf den Hochfrequenzbereich zu übertragen.

In einem zweiten Schritt erfolgt die Semidiskretisierung für die Thermik mittels FEM-Patches, für die Elektromagnetik mittels eines kommerziellen EM-Simulators. Die entstehenden gekoppelten approximativen DAE-Systeme sollen dann mittels dynamischer Iterationsverfahren gelöst werden. Hierbei muss untersucht werden, inwieweit die Kopplungsstruktur Stabilitätsbedingungen liefert und somit eine Anpassung des dynamischen Iterationsverfahrens erfordert. Effizienz- und Konvergenzverbesserungen sollen durch die Verwendung von Multirateverfahren und Gradienteninformation (soweit verfügbar) erzielt werden.

Insgesamt wird angestrebt, eine Toolbox aus verschiedenen Basismodulen bereitzustellen, mit denen die Kopplung elektrisch-thermisch-elektromagnetisch auf mehreren Ebenen realisiert werden kann. Für die Implementierung soll die Demonstrator-Plattform genutzt und weiterentwickelt werden. Zum Test, zur Optimierung und zur Validierung soll auf Beispiele der Industriepartner zurückgegriffen werden.


Kopplungseffekte (Auswahl)

Zusammenfassung

In SOFA konzentrieren sich die Arbeiten unter Leitung von Prof. Michael Günther (Lehrstuhl für Angewandte Mathematik/Numerische Analysis, Bergische Universität Wuppertal) darauf Modelle und numerische Methoden bereitstellen, mit denen die Kopplung elektronischer Steuerelemente mit Kabelsträngen unter Berücksichtigung von elektromagnetischer und thermischer Wechselwirkung über geeignete, physikalisch sinnvolle Randbedingungen realisiert werden kann. Hierzu müssen rein topologische Beschreibungen mittels DAE-Netzwerken mit partiellen Differentialgleichungsmodellen verbunden werden. Ziel ist deren effiziente, robuste numerische Simulation auf Basis dynamischer Iterationsverfahren mit gesicherten Fehlerschranken.