Numerische Methoden in der Berechnung elektromagnetischer Felder

Die Konstruktion von elektrotechnischen Bauelementen, Baugruppen und Anlagen ist ohne die numerische Feldberechnung nicht mehr denkbar. Da es keine für alle Problemstellungen gleichermaßen geeignete Methode gibt, werden die wichtigsten numerischen Methoden vergleichend behandelt und ihre gemeinsamen Wurzeln sichtbar gemacht. Besonders eingegangen wird dabei auf die Methode der Finiten Elemente (FEM), die Boundary Element Methode (BEM) und die aus beiden bestehende Kopplungsmethode (BEM/FEM). Anhand praktischer Beispiele aus Energie- und Nachrichtentechnik, der Mikroelektronik und der elektromagnetischen Verträglicheit werden gleichzeitig die durch die Methoden bedingten besonderen Erfordernisse (z.B. Fehlerschätzung, Adaptive Netzgenerierung etc.) erörtert.

Inhalt
1 Einführung.- 1.1 Computergestützte Entwicklung und Konstruktion.- 1.2 Elektromagnetische Felder in der Technik.- 1.3 Numerische Feldberechnung.- 1.4 Einzelne numerische Methoden.- 2 Feldgleichungen.- 2.1 Feldgrößen.- 2.2 Potentiale.- 2.3 Problemklassen.- 3 Analytische und analytisch-numerische Verfahren.- 3.1 Analytische Verfahren.- 3.2 Analytisch-numerische Verfahren.- 4 Finite Elemente Methode.- 4.1 Statisches Randwertproblem.- 4.2 FEM-Formulierungen für weitere elektromagnetische Randwertprobleme.- 4.3 Fehlerabschätzung.- 4.4 Adaptive Netzgenerierung.- 4.5 Weitere Beispiele und Resultate.- 5 Boundary Element Methode.- 5.1 Statisches Randwertproblem.- 5.2 Quasistationäres Übergangsproblem.- 5.3 Streuung elektromagnetischer Wellen.- 5.4 Integrale.- 5.5 Spezielle Probleme der BEM.- 5.6 Parallele Berechnung nichtlinearer Wirbelströme.- 5.7 Weitere mit der BEM behandelte Probleme.- 6 Hybride FEM/BEM-Methode.- 6.1 Allgemeine Problemstellung.- 6.2 FEM-Formulierung für den FEM-Bereich.- 6.3 BEM-Formulierung für den BEM-Bereich.- 6.4 Kopplung des FEM- und BEM-Systems.- 6.5 Beispiel zur Elektromagnetischen Verträglichkeit.- 6.6 3D-FEM/BEM-Kopplung bei vektoriellen Differentialgleichungen.- 7 Weitere numerische Methoden.- 7.1 Methode der Finiten Differenzen.- 7.2 FIT-Methode (Finite Integration Theory).- 7.3 Momentenmethode.- Literatur.