FWF - Lise Meitner - Coupled Numerical Analysis of Electrical Engineering Devices

  • Panteliat, Mykhailo, (Teilnehmer (Co-Investigator))

Projekt: Foschungsprojekt

Beschreibung

Die Konstruktion elektrischer Maschinen und Maschinenkomponenten für industrielle Anwendungen
(Transformatoren, Induktionsöfen, verschiedenste Aktuatoren, elektrophysikalische Apparaturen) stellt aufgrund der
vielen verschiedenen Phänomene sowie deren komplexe Interaktionen, die es dabei zu berücksichtigen gilt, eine
der herausforderndsten Aufgaben der angewandten Forschung dar. Die Entwicklung moderner, effektiver und
billiger Geräte erfordert weitreichende Untersuchungen der verschiedenen physikalischen Effekte und Prozesse
sowie deren komplizierte Wechselwirkungen. Ein Großteil dieser Untersuchungen kann jedoch anhand
vergleichsweise kostengünstiger Computersimulationen (Stichwort "numerical analysis" und "computer modeling")
anstelle aufwendiger Experimentalversuche durchgeführt werden. Für die Optimierung von Parametern, Strukturen
oder des Betriebsverhaltens einer Maschine, dem letztlich übergeordneten Ziel angewandter Forschung, sind
deshalb zuverlässige numerische Simulationen, unter Berücksichtigung aller "multiphysikalischen" Aspekte sowie
fertigungs- und materialbedingter Parameterunsicherheiten, hilfreich und wünschenswert, wenn nicht sogar
unerlässlich.
Die Funktion elektrischer Maschinen beruht auf der Wirkung elektrischer und magnetischer Felder bzw. daraus
resultierender Effekte wie Temperaturänderungen oder Kräften. Folglich muss der Entwicklungsprozess einer
elektrischen Maschine sämtliche dieser physikalischen Teilaspekte, elektromagnetische Feldverteilungen,
Temperaturverteilungen, Thermodynamik, Strömungsdynamik sowie die daraus resultierenden komplexen
Interaktionen behandeln. Mit dem Ausdruck "multiphysikalisch" soll in diesem Projektantrag deshalb speziell auf
den interdisziplinären Aspekt Bezug genommen werden. Multiphysikalische Analysen elektrischer Geräte mit Hilfe
numerischer Methoden sollten auf Ergebnissen intensiver Grundlagenforschung, mit dem Ziel, hochwertige
Beiträge für Grundlagen und Theorie moderner Anwendungen zu liefern, beruhen. Die Entwicklung und
Simulation innovativer Geräte und Maschinen auf Basis neuer physikalischer Grundlagen erfordert eine Vielzahl
von Arbeiten auf dem Gebiet der Grundlagenforschung. Diese beinhalten die Verbesserung bestehender
Klassifizierungen "multiphysikalisch" gekoppelter Prozesse, die Bestimmung wesentlicher Phänomene und Effekte
der verschiedene physikalischen Teilgebiete, welche für die gekoppelte, numerische Simulation eine Rolle spielen,
die Entwicklung allgemeiner Algorithmen und Abläufe für gekoppelte thermisch- elektromagnetische
Simulationen, die Verbesserung theoretischer Grundlagen für numerische Aspekte gekoppelter Simulationen sowie
Vorschläge zur Wahl von Programm- und Strukturparametern für die praktische Anwendung der entsprechenden
numerischen Methoden. Die Lösung dieser grundlegenden Probleme stellt das primäre Ziel des vorgeschlagenen
Projekts dar. Nachdem die notwendige theoretische Basis für die verschiedenen Teilgebiete gefunden und validiert
ist, soll damit die Entwicklung innovativer mathematischer Formulierungen, numerischer Methoden und
Computeralgorithmen (Simulationswerkzeuge) für die gekoppelte Simulation elektrischer Maschinen
vorangetrieben werden. Die Simulationswerkzeuge, die dabei im Rahmen des Projekts entwickelt werden, sollen
anschließend für die numerische Berechnung komplexer Problemstellungen mit direktem Anwendungsbezug
herangezogen werden.
StatusAbschlussdatum
Tatsächlicher Beginn/ -es Ende1/09/1031/08/12