DE0875 Elektrodinamikas skaitliskās metodes un programmatūra

Kods DE0875
Nosaukums Elektrodinamikas skaitliskās metodes un programmatūra
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Doktora, Akadēmiskais
Tematiskā joma Elektronika un telekomunikācijas
Struktūrvienība Datorzinātnes, informācijas tehnoloģijas un enerģētikas fakultāte
Mācībspēks Jānis Semeņako, Romāns Kušņins
Kredītpunkti 15.0
Daļas 1
Anotācija Studiju kurss paredzēts studējošajiem doktorantūrā, kuri grib apgūt prasmes profesionāli strādāt ar modernu elektromagnētisko lauku modelēšanas programmatūru. Studiju ne tikai kursā apgūst iemaņas modelēt reālas mikroviļņu ierīces un iekārtas, bet apgūst arī skaitliskās elektrodinamikas metodes, kas dod zināšanas, lai šo kursu apguvušais pats varētu sākt veidot lauku modelēšanas programmatūru. Studiju kursu appūstot tiek risināti uzdevumi par skaitlisku metožu pielietošanu. Studiju kurs praktiskajā daļā tiek apgūtas iemaņas darbā ar profesionālam programmpaketēm Ansys HFSS vai CST MW Studio. Tiek veikta reālu mikroviļņu iekārtu datormodelēšana.
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Robežproblēmas. Īpašfunkcijas un īpašvērtības. Normas lineārā telpā. 4 6 0 0
Ortogonālas, neortogonālas un pilnas īpašfunkciju sistēmas. 4 6 0 0
Starpību shēmas diferenciālvienādojumu sistēmām un sistēmu risināšanas mettodes. Shēmu stabilitāte. 4 6 0 0
Variāciju rēķinu metodes elektrodinamikā. 4 8 0 0
Integrālvienādojumu sastādīšana un to saite ar robežnosacījumiem. 2 4 0 0
Fredholma II veida un I veida integrālvienādojumu risināšanas metodes.Nekorektu uzdevumu regularizācijas metodes. 4 4 0 0
Grīna funkcija un tās modifikācijas dažādās koordinātu sistēmās. 4 4 0 0
Momentu metodes elektrodinamikas vienādojumu skaitliskai risināšanai 4 8 0 0
Neīsto integrāļu galveno vērtību novērtēšana. Lēni konverģējošu rindu summēšanas problēmas. 4 4 0 0
Galīgo elementu metodes pamatjēdzieni. Formas funkcijas un to īpašības. 4 6 0 0
-dimensijas problēmas elektrodinamikā. Rezīdiju metode. 2 2 0 0
Bezgalīgas vienādojumu sistēmas un to diskretizācija. Elementu vienādojumu komponēšana. 2 4 0 0
Neimaņa robežproblēma. 2-dimensiju viļņu izkliedes problēmas. 2 2 0 0
Robežas ar stūriem. Izkliedētā lauka aprēķins. 3-dimensiju elektrodinamikas problēmas. 4 4 0 0
Virsmas integrāļu galīgo elementu (FE-BI) metodes formulējums. FE-BI vienādojumi un to risināšana. 4 6 0 0
Viļņu ierosināšanas veidi. Ātrā daudzpolu metode. Ātrais algoritms lauka aprēķinam tālajā zonā. 2 4 0 0
Laika interpretācijas galīgo diferenču metode. Impulsveida signāla difrakcijas problēmas. 4 4 0 0
Telpas-laika tīklu veidošanas algoritmi. Absorbējošie robežnosacījumi. 2 6 0 0
4-dimensiju laika-telpas starpību shēmas (FDTD metode). 4 8 0 0
Statistiskās metodes laika funkciju aprēķinam. Priekšstati par ģenētisko algoritmu pielietojumu. 4 6 0 0
Aprēķini ar FDTD metodi. 4 8 0 0
Laboratorijas darbi - darbs ar programmatūru Microwawe Office, MATLAB, Ansoft HFSS vai CST MW Studio. Modelēšana 56 30 0 0
Konsultācijas. Teorija 8 0 0 0
Mājas darbi. Diskusija. Konsultācijas 14 32 0 0
Individuāls mājas darbs (teorija un modelēšana 8 32 0 0
Eksāmens 2 36 0 0
Kopā: 160 240 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis ir: 1) iepazīstināt ar skaitļošanas elektrodinamikas skaitliskajām metodēm un to izmantošanu modernajās programmpaketēs; 2) iepazīstināt ar metodēm, kā tiek veidota lauku modelēšanas programmatūra; 3) sniegt zināšanas par profesionālu modelēšanas programmpakešu iespējām un praktisku pielietošanu. Studiju kursa uzdevumi ir: 1) sniegt zināšanas par būtiskajām skaitļošanas elektrodinamikas metodēm, to niansēm, priekšrocībām, trūkumiem; 2)sniegt zināšanas par modelēšanas programmatūras izveidošanas pamata principiem; 3)iemācīt kā profesionāli strādāt ar modelēšanas programmatūru, uzdot; 4)attīstīt spējas patstāvīgi veidot modelēšanas programmatūru.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Spēj pielietot pamata metodes un matemātiskus paņēmienus, kādus pielieto, lai problēmu formulētu veidā, kurš ļauj iegūt uzdevuma skaitlisku risinājumu Zina, kā tiek būvētas skaitliskās starpību shēmas, lietojot galīgu starpību metodi - Mājasdarbi. Individuāls mājasdarbs (teorija). Eksāmens.
Spēj lietot variāciju rēķinu metodēs un zina, kā sastādīt integrālvienādojumus konkrētas iekārtas matemātiskai modelēšanai - Mājasdarbi. Individuāls mājasdarbs (teorija). Eksāmens.
Saprot elektrodinamikas galveno skaitlisko metožu - momentu metodes, galīgu elementu metodes un 4-dimensiju laika-telpas starpību shēmas (FDTD metode) būtību, skaitlisku aprēķinu shēmu uzbūves principus, šo metožu trūkumus un priekšrocības konkrētu iekārtu modelēšanā - Mājasdarbi. Individuāls mājasdarbs (teorija). Eksāmens.
Spēj profesionāli darboties ar programmatūru MATLAB (arī programmēt), Microwave Office, Ansoft HFSS un (vai) CST MW Studio - Laboratorijas darbi. Individuāls mājasdarbs (modelēšana).
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
Mājasdarbi - 10%
Individuāls mājasdarbs (teorija un moelēšana) - 50%
Laboratorijas darbi - 30%
Eksāmens - 10%
 
Priekšzināšanas Labas matemātikas zināšanas bakalaura kursa apmērā, padziļinātas zināšanas lauka teorijā un vektoru algebrā. Darbs ar programmu MATLAB un programmēšana MATLAB.
Studiju kursa plānojums
Daļa KP Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 15.0 64.0 32.0 64.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]