Numerické modelování elektromagnetických polí se s rozvojem výpočetní techniky a neustále rostoucí výkonností počítačů stalo spolu s optimalizačními technikami nepostradatelnou složkou návrhu konstrukcí nových elektrotechnických a elektronickýchzařízení i zařízení z ostatních oblastí technické praxe. Numerické modelování je také bezesporu nedílnou součástí komplexních analýz chování časoprostorových polí, které jsou důležité pro posouzení nových požadavků na kvalitu zařízení jako je elektromagnetická kompatibilita. Složité problémy řešené v současné technické praxi nelze zvládnout ve většině případů jinými prostředky než pomocí vhodných numerických metod za použití výkonných počítačů.
Prostorové konečné prvky mají tvar
čtyřstěnu, pětistěnu šestistěnu. Naproti tomu generátory sítí jsou velmi dlouhé a
komplikované programy, jejichž vlastnostmi možnostmi třeba nejprve dobře
seznámit. 4.3 Aproximace potenciálu prvcích
Princip aproximace potenciálu prvcích úloze
Metoda konečných prvků využívá velmi jednoduchý, avšak zcela obvyklý princip
aproximace hledané funkce. aproximace stupňovitou částech konstantní
Obr. Pokud nebude
uvedeno jinak, budeme metodu demonstrovat rovinných úlohách lineárními
trojúhelníkovými prvky.Modelování elektromagnetických polí 37
Prostorové elementární prvky jsou Obr.2b).3: aproximaci potenciálu
5
0 0,5 1,
u1 u3
1
N1(x) N2(x) N3(x)
b)φ (V)
5
0 0,5 1,0 x
u1 uzly
φ2φ(x) φa(x)
a)
5
0 0,5 1,0 x
u1 uzly
φ1Ν1
φ3Ν3
φ2Ν2
φa
φ1 φ3
φ1
φ2
φ3
N2
(1)
N2
(2)
c)
. 4.
• Vyřešení soustavy.
4.
• Aproximace potenciálu jednotlivých prvcích uzlových hodnot. Mohou mít rovněž další uzly středu hran.
Dále probereme jednotlivé body výpočtu. Generátory sítí jsou poměrně jednoduché robustní, tj. 4. obecné oblasti generuje nejprve trojúhelníková síť plochách,
které oblast uzavírají vlastní generace probíhá hraničních prvků směrem oblasti.
• Zpracování dodatečných požadavků výpočet dalších veličin zobrazení výsledků. Popis ostatních prvků lze nalézt odborné literatuře, např. Principiálně sítě generují jednodušším případě tažením nebo rotací sítí
podél některé os.
Postup při aplikaci MKP sestává těchto kroků:
• Generace sítě prvků uzly.1. Nevýhoda těchto aproximací je, při
zvyšování stupně tyto aproximace oscilují.
Příkladem trojúhelníková síť Obr.2 Generace sítě prvků
Generace sítě prvků zejména pro úlohy náročná čas zkušenosti konkrétním
programem. málo kdy dojde
během generace jejich zhroucení. nejnižší
znamená vybrat takový stupeň polynomu, který dosazení příslušné diferenciální rovnice
představuje ještě netriviální řešení. Např. Jednodušší generace sítí dvourozměrných oblastech.
4. známa řada
algoritmů, které libovolně složité hranici zajistí generaci prvků předepsaného tvaru. [10],
[11], [12]. Část programu vytvářející síť prvků nazývá
generátor sítě. matematiky známe rozvoj funkce Taylorovu řadu,
z odborných předmětů rozvoj Fourierovu řadu. Metoda konečných prvků je
založena myšlence využít nejnižší stupeň aproximačního polynomu. Je-li hledaná funkce např.
• Sestavení soustavy rovnic pro neznámé uzlové hodnoty. potenciál, tak intenzita
jako jeho derivace osciluje více chyba řešení prudce zvyšuje
