Software: FEM - Tutorial - Elektrostatik - Z88 - Feldsimulation
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Potentialfeld-Analogie mittels Thermo-Modul
Mit Ausnahme von Multiphysic-Programmen (z.B. COMSOL Multiphysics) gilt für klassische FEM-Programme:
- FEM-Programme der Struktur-Mechanik besitzen meist Möglichkeiten zur Berücksichtigung bzw. sogar zur Simulation eines Temperaturfeldes im Festkörper mit 3D-Modellen.
- Sie verfügen jedoch meist nicht über Möglichkeiten zur Berechnung elektrischer Felder.
Frei verfügbare FEM-Programme zur Simulation elektro-magnetischer Felder sind meist auf 2D-Probleme beschränkt:
- Möchte man die Kosten für ein kommerzielles 3D-Programm (z.B. ANSYS Elektromagnetik) vermeiden, so kann für einfachere elektrische 3D-Problemstellungen die Nutzung der Potentialfeld-Analogien in Betracht gezogen werden.
- Man erspart damit zwar Kosten, muss aber mit einigen Nachteilen leben:
- Thermo-Module behandeln thermische Probleme! → im Pre- und Postprozessor fehlen deshalb Funktionen für elektrische Aspekte (z.B. "Conductor Properties" in FEMM, Darstellung von Feldstärken, ...).
- Häufig existieren Einschränkungen bei der Definition der Randbedingungen, so dass man genau überlegen muss, mit welchen "Tricks" man zum angestrebten Ergebnis kommt.
Die Nutzung der Analogie zwischen Wärme und elektrischen Feldern in der FEM ist immer ein Kompromiss:
- In der Lehre resultiert daraus das wichtige Verständnis, dass unterschiedliche physikalische Probleme auf gleiche mathematische Modelle abgebildet werden können.
- In der kommerziellen Nutzung sollte man jedoch abwägen, ob die Kostenersparnis für ein zusätzliches kommerzielles 3D-Programm nicht durch Zeit- und Qualitätseinbußen bei der Erzielung der Ergebnisse vernichtet wird.
