Modulbeschreibung
Multiphysik-Modellierung und Simulation
Kürzel:
M_VP_16819
Durchführungszeitraum:
FS/16
ECTS-Punkte:
18
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Maxwellgleichungen und kennen deren unterschiedliche Formulierungen und deren numerische Lösungsmethoden (FEM, MoM, FDTD).
- sind in der Lage, mechanisch und/oder thermisch gekoppelte elektromagnetische 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, englische Fachpublikationen und Paper zu lesen, deren Inhalte nachzuvollziehen und umzusetzen.
Verantwortliche Person:
Würsch Christoph
Standort (angeboten):
Buchs
Zusätzlich vorausgesetzte Kenntnisse:
Bachelor of Science in Systemtechnik
Einführung in mehrdimensionale Analysis
Scientific Computing
Modultyp:
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering BB STD_08 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering BB STD_16 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering BB STD_13 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering VZ STD_08 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering VZ STD_16 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
Standard-Modul für MSE Master of Science in Engineering VZ STD_13 (BU)(Keine Semesterempfehlung)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Fachliche Vertiefung / 18 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während des Semesters:
Im Kurs Multiphysik-Modellierung und Simulation wird ein Projekt mittels Bericht und Präsentation bewertet. Im Kurs Fortgeschrittene MATLAB-Programmierung wird ein Bericht und eine Präsentation bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Im Kurs Multiphysik-Modellierung und Simulation wird ein Projekt mittels Bericht und Präsentation (Gewicht 66.67%) bewertet. Im Kurs Fortgeschrittene MATLAB-Programmierung wird ein Bericht und eine Präsentation (Gewicht 33.3%) bewertet.
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Multiphysik-Modellierung und Simulation
Kürzel:
VP_1681901
Arbeitsaufwand:
420
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Maxwellgleichungen und kennen deren unterschiedliche Formulierungen und deren numerische Lösungsmethoden (FEM, BEM, FDTD, Fokus auf Quasistatik.
- sind in der Lage, den Effekt der Stosswellenausbreitung in einem Material zu modellieren und hierfür einen eindimensionalen Code zu entwickeln.
- kennen den magnetostriktiven Effekt und können die Wirkung dieses Effekts auf einen Ferraris Sensor modellieren.
- sind in der Lage, einfache Modelle zu parametrisieren, über eine Skriptsprache (MATLAB, Python) 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 oder Python effizient und sauber strukturiert zu programmieren.
- sind in der Lage, englische Fachpublikationen und Paper zu lesen, deren Inhalte nachzuvollziehen und umzusetzen.
Plan und Lerninhalt:
Die obigen Ziele werden anhand von praktischen Aufgabenstellungen erarbeitet, beispielsweise:
- Auslegung und Optimierung eines Ferraris-Sensors zur Messung der Beschleunigung von leitfähigen Materialien
- Berechnung der Stosswellenausbreitung in einem Zylinder
- Magnetostriktiver Effekt (elektromechanische Kopplung)
- Wirbelstromeffekte
- Optimierungsalgorithmen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Projekt mit Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 99
- Harte Grenze: nein
Fortgeschrittene MATLAB-Programmierung
Kürzel:
VP_1681902
Arbeitsaufwand:
120
Semester:
1
Lernziele:
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.
- 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.
Plan und Lerninhalt:
- 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}
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Selbststudium mit Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 99
- Harte Grenze: nein