TU Darmstadt / ULB / TUprints

Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation

Galetzka, Armin (2024)
Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027532
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

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data-driven-electromagnetic-sim.pdf
Copyright Information: CC BY 4.0 International - Creative Commons, Attribution.

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Data-Driven Model-Free Electromagnetic Simulation
Language: English
Referees: De Gersem, Prof. Dr. Herbert ; Römer, Prof. Dr. Ulrich
Date: 20 June 2024
Place of Publication: Darmstadt
Collation: vii, 80 Seiten
Date of oral examination: 10 November 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00027532
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.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

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.

German
Uncontrolled Keywords: electromagnetic field simulation, data-driven computing, material model free
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-275325
Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 621.3 Electrical engineering, electronics
Divisions: 18 Department of Electrical Engineering and Information Technology > Institute for Accelerator Science and Electromagnetic Fields > Electromagnetic Field Theory (until 31.12.2018 Computational Electromagnetics Laboratory)
Date Deposited: 20 Jun 2024 12:23
Last Modified: 21 Jun 2024 07:07
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/27532
PPN: 519289072
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