Laufzeit: 01.03.2020–31.12.2024
Forschungsförderungsprojekt
Projektleiter: Kevin STURM (E101-02)

In dem FWF-Projekt “Multiphysikalische Formoptimierung für Elektrische Maschinen” (siehe https://www.doi.org/10.55776/P32911, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster) untersuchen wir die Formoptimierung von elektrischen Maschinen. Ziel des Projektes ist es, eine Form der Maschine zu finden, die optimal hinsichtlich eines gegebenen Zielfunktionals ist. Nebenbedingungen können weiter, je nach Anwendung, in das Optimierungsproblem aufgenommen werden. Ein wichtiges Kriterium ist hierbei die mechanische Spannung, welche minimiert werden soll, um die Lebenszeit des Motors zu erhöhen. Mathematisch interessant ist insbesondere, die maximale Spannung zu reduzieren, um lokale Spannungsspitzen zu vermeiden. Diese führt im Allgemeinen auf ein nicht-differenzierbares Kostenfunktional und bedarf spezieller mathematischer Betrachtungen.

Die verwendeten Methoden der Optimierung beruhen auf iterativen Verfahren, bei denen sukzessive ein Anfangsdesign verbessert wird, bis ein lokal optimales Design erreicht wird. Da die analytischen Lösungen der auftauchenden Differenzialgleichungssystem oft nicht bestimmt werden können, müssen diese oft numerisch gelöst werden, was eine effiziente Lösungsstrategie unabdingbar macht. Ein weiteres Ziel ist daher die Lösung der Differentialgleichungen mittels eines Raum-Zeit-Verfahrens, das die Zeitvariable als zusätzliche Ortsvariable betrachtet und damit das zweidimensionale zeitabhängige Problem als dreidimensionales statisches Problem beschreibt. Dies hat den Vorteil, eine Parallelisierung der Berechnungen zu erlauben, das bei Verwendung vieler Prozessoren zu einer signifikanten Reduktion der Rechenzeit führen kann.

Teammitglieder: Peter GANGL, Phillip BAUMANN, Kevin STURM