A kinematic approach to the optimal shape synthesis of electric field

• Autorzy: Costamagna E. , Di Barba P. , Savini A.

Warianty tytułu

PL

Podejście kinematyczne do syntezy optymalnego kształtu pola elektrycznego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A parameter-free and global-oriented method of optimal field synthesis is proposed. The key idea is to consider the boundary of the field region to synthesize as a moving boundary, whose velocity leading to the optimal solution is unknown. The proposed method does not require to solve the transport equation and the adjoint variable problem. The design optimisation of the guard ring in a high-voltage transformer is considered as the case study. Finite-element method and conformal mapping method are used for field analysis.

PL

W artykule zaproponowano otymalną syntezę pola przy użyciu metody globalnie zorientowanej ze szswobodnymi parametrami. Kluczową ideą jest rozważenie brzegu obszaru polowego, który ma podlegać syntezie, jako brzegu poruszającego się w kierunku optymalnego rozwiązania z nieznaną prędkością z prędkością. Proponowana metoda nie wymaga rozwiązywania równania transport ani problem sprzężonego. Optymalny projekt pierścienia ochronnego w transformatorze wysokonapięciowym stanowi przykładowe studium przypadku. Do analizy pola wykorzystano metodę elementów skończonych i metodę odwzorowań konforemnych.

Słowa kluczowe

EN

finite element method; conformal mapping; moving boundary; optimal shape design

PL

metoda elementów skończonych; odwzorowanie konforemne; brzeg poruszający się; projektowanie optymalnego

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 7b
• Strony: 90--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Costamagna E.

autor

Di Barba P.

autor

Savini A.

• Dipartimento di Ingegneria Industriale e dell’Informazione, Universitŕ di Pavia, Via Ferrata 1, I-27100 Pavia, Italy,

Bibliografia

• [1] Kim D.H., Ship K.S., Sykulski, J.K., Applying Continuum Design Sensitivity Analysis combined with Standard EM Software to Shape Optimisation in Magnetostatic Problems, IEEE Trans. Magn., 40 (2004), No. 2, 1156-1159
• [2] Sethian J.A., Level set methods: evolving interfaces in geometry, fluid mechanics, computer vision, and materials science, Cambridge University Press, 1996
• [3] Shim H., Moon H., Wang S., Hameyer K., Topology Optimization for Compliance Reduction of Magnetomechanical Systems, IEEE Trans. Magn., 44 (2008), No. 3, 346-351
• [4] Kim D.H., SykulskiJ.K., Lowther D.A., A Novel Scheme for Material Updating in Source Distribution Optimization of Magnetic Devices using Sensitivity Analysis, IEEE Trans. Magn., 41 (2005), No. 5, 1752-1755
• [5] Kim D.H., Sykulski J.K., Lowther D.A., Design optimisation of electromagnetic devices using continuum design sensitivity analysis combined with commercial EM software, IET Sci. Meas. Technol., 1 (2007), No. 1, 30-36
• [6] Osher S., Sethian J.A., Fronts Propagating with Curvature-Dependent Speed: Algorithms Based on Hamilton-Jacobi Formulations, J. of Computational Physics, 79 (1988), 12-49
• [7] Kim Y.S., ByunJ.K., Park I.H., A Level Set Method for Shape Optimization of Electromagnetic Systems, IEEE Trans. Magn., 45 (2009), No. 3, 1466-1469
• [8] Liu Jin, Freeman E.M., Yang Xile, Sheng Jianni, Optimization of electrode shape using the boundary element method, IEEE Trans. Magn., 26 (1990), No. 5, 2184-2186
• [9] Andjelic Z., Krstajic B., Milojkovic S., Haznadar H., A procedure for Automatic Optimal Shape Investigation of Interfaces between Different Media, IEEE Trans. Magn., 24 (1998), No.1, 415-418
• [10] Sikora J., Minimax approach to the optimal shape designing of the electromagnetic devices, COMPEL, 8 (1989), 162-175
• [11] Reece A.B.J., Preston T.V.: Finite Element Methods in Electrical Power Engineering. Oxford Univ. Press, 2000, 244-251
• [12] Di Barba P., Savini A., Wiak S., Field Models in Electricity and Magnetism. Springer, 2008, 147-149
• [13] Costamagna E., Di Barba P., Mognaschi M.E., Savini A., Fast algorithms for the design of complex-shape devices in electromechanics, in: Computational Methods for the Innovative Design of Electrical Devices, Springer, 2010, 59-86
• [14] Driscoll T.A., Trefethen L.N., Schwarz-Christoffel Mapping, Cambridge University Press, 2002
• [15] Hu C., Algorithm 785: A software package for computing Schwarz-Christoffel conformal transformation for double connected polygonal regions, ACM Trans. Math. Soft., 24 (1998), No. 3, 317-333