Modulbeschreibung

Die Studierenden

• verstehen die Maxwellgleichungen und kennen deren unterschiedliche Formulierungen und deren numerische Lösungsmethoden (FEM, BEM, FDTD).
• sind in der Lage, mechanisch oder thermisch gekoppelte physikalische Systeme mit Hilfe der Methode der Finiten Elemente zu formulieren, modellieren und zu lösen.
• sind in der Lage, einfache Modelle zu parametrisieren, über eine Skriptsprache (MATLAB) zu steuern (scripting), zu optimieren (optimization) und auszuwerten (postprocessing).
• sind in der Lage, analytische Modelle zur Validierung der numerischen Simulation in MATLAB zu implementieren und die Resultate zu vergleichen und zu bewerten.
• sind in der Lage, rechenintensive wissenschaftliche Berechnungen in MATLAB effizient und sauber strukturiert zu programmieren.
• Studierenden sind in der Lage, englische Fachpublikationen und Paper zu lesen, deren Inhalte nachzuvollziehen und umzusetzen.

Die obigen Ziele werden anhand von praktischen Aufgabenstellungen erarbeitet, beispielsweise:

• Wirbelströme in einer Platte und an der Kante einer Platte (Validierung und effiziente Programmierung in MATLAB)
• Erwärmung und Ausdehnung durch Wirbelströme (Multiphysik-Simulation, Kraftwirkung, Spannungstensor)
• Magnetostriktiver Effekt (elektromechanische Kopplung)
• Optimierung eines Sensors

Die Studierenden

• sind in der Lage, rechenintensive wissenschaftliche Berechnungen in MATLAB effizient und sauber strukturiert zu programmieren.
• sind in der Lage, einen Code zu debuggen und eine Testsuite für diesen Code zu schreiben.
• sind in der Lage, einen C-Code für aufwändige Berechnungen aus dem MATLAB-Code zu generieren.
• können externen C-Code in MATLAB einbinden.
• können eine FEM-Multiphysik-Simulation extern über MATLAB skripten und steuern.
• können eine FEM-Multiphysik-Simulation direkt in MATLAB Simulink einbinden.
• kennen die MATLAB User Community und wissen, welcher Code legal eingebunden werden kann (licensing, GPL etc.).
• sind in der Lage, MATLAB Code effizient und sauber zu dokumentieren.

• Verwendung des Debuggers, bedingte Breakpoints
• Effiziente Matrixformulierungen mit bsxfun
• Einbinden von DLL’s mit loadlibrary
• Generierung von C-code mit codegen, MEX functions
• Optimierung mit der Optimization Toolbox
• Schnittstelle zu Comsol Multiphysics
• Parametrisierung und Optimierung eines Comsol FEM-Modells
• Dokumentation mit publish und automatische Dokumentation mit doxygen und MatlabDocMaker, Einbindung in LATEX mit {mcode, \lstinputlisting}