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Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation

Galetzka, Armin (2024)
Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027532
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

This work addresses the simulation of magnetostatic field problems using measured material data exclusively, rather than using material models constructed from the data. The work introduces a data-driven computing framework for field problems and adapts its formulation to the case of magnetostatics. The data-driven field problem is developed in continuous form utilizing the Euler-Lagrange equations and subsequently solved with the finite element method. A hybrid solver is introduced to handle magnetostatic problems that involve domains with known material relations in combination with domains where solely data are available. Adaptively adjusted weighting factors are introduced to adapt the norm in the material phase space to changing operating points. The properties of the data-driven problem and the computational complexity of the solver are discussed. The findings are illustrated with several numerical experiments covering both academic and real-world problems, including an example that is solved with real-world measurement data only.

Typ des Eintrags: Dissertation
Erschienen: 2024
Autor(en): Galetzka, Armin
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation
Sprache: Englisch
Referenten: De Gersem, Prof. Dr. Herbert ; Römer, Prof. Dr. Ulrich
Publikationsjahr: 20 Juni 2024
Ort: Darmstadt
Kollation: vii, 80 Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 10 November 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00027532
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27532
Kurzbeschreibung (Abstract):

This work addresses the simulation of magnetostatic field problems using measured material data exclusively, rather than using material models constructed from the data. The work introduces a data-driven computing framework for field problems and adapts its formulation to the case of magnetostatics. The data-driven field problem is developed in continuous form utilizing the Euler-Lagrange equations and subsequently solved with the finite element method. A hybrid solver is introduced to handle magnetostatic problems that involve domains with known material relations in combination with domains where solely data are available. Adaptively adjusted weighting factors are introduced to adapt the norm in the material phase space to changing operating points. The properties of the data-driven problem and the computational complexity of the solver are discussed. The findings are illustrated with several numerical experiments covering both academic and real-world problems, including an example that is solved with real-world measurement data only.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Simulation von magnetostatischen Feldproblemen unter ausschließlicher Verwendung gemessener Materialdaten anstelle von Materialmodellen, die aus den Daten konstruiert wurden. Die Arbeit führt ein datengetriebenes Framework für Feldprobleme ein und passt dessen Formulierung auf den Fall der Magnetostatik an. Das datengetriebene Feldproblem wird mithilfe der Euler-Lagrange-Gleichungen in kontinuierlicher Form hergeleitet und anschließend mit der Finite-Elemente-Methode gelöst. Ein hybrider Lösungsansatz wird vorgestellt, der es erlaubt Feldprobleme zu lösen, die sowohl Gebiete umfassen, in denen das Material lediglich durch Daten beschrieben ist, als auch Gebiete mit bekannter Materialbeziehung. Adaptiv angepasste Gewichtungsfaktoren werden eingeführt, um die Norm im Materialphasenraum an sich ändernde Arbeitspunkte anzupassen. Anschließend werden die Eigenschaften des datengetriebenen Problems sowie die Rechenkomplexität des Lösers diskutiert. Die Ergebnisse werden anhand mehrerer numerischer Experimente veranschaulicht, die sowohl akademische als auch realitätsnahe Probleme umfassen. Darüber hinaus wird ein numerisches Beispiel diskutiert, welches ausschließlich reale Messdaten verwendet.

Deutsch
Freie Schlagworte: electromagnetic field simulation, data-driven computing, material model free
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-275325
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 621.3 Elektrotechnik, Elektronik
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder > Theorie Elektromagnetischer Felder
18 Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Teilchenbeschleunigung und Theorie Elektromagnetische Felder
Hinterlegungsdatum: 20 Jun 2024 12:23
Letzte Änderung: 21 Jun 2024 06:35
PPN:
Referenten: De Gersem, Prof. Dr. Herbert ; Römer, Prof. Dr. Ulrich
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 10 November 2023
Export:
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