Schur complement method with iterative solver for 2D fieldcircuit coupling finite element problem with movement

• Autorzy: Marcsa D. , Kuczmann M.

Identyfikatory

DOI

10.12915/pe.2014.12.35

Warianty tytułu

PL

Metoda uzupełnienia Schura z iteracyjnym algorytmem dla dwuwymiarowego obwodowo-polowego sprzężonego elementowoskończeniowego problemu z uwzględnieniem ruchu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The analysis and design of electromechanical devices involve the solution of large sparse linear systems, and require therefore high performance algorithms. In this paper, the Schur complement method with parallel preconditioned conjugate gradient (PCG) solver is introduced in two-dimensional parallel time-stepping finite element formulation to analyse rotating machine considering the electromagnetic field, external circuit and rotor movement. The proposed parallel solver is analysed concerning its computational efficiency and number of iterations. Simulation results of a rotating machine are also presented.

PL

Analiza i projektowanie urządzeń elektromechanicznych zawierają rozwiązanie dużych układów równań z macierzami rzadkimi, i dlatego wymagają algorytmów o wysokiej wydajności. W artykule metodę uzupełnień Schura z algorytmem opartym na metodzie gradientów sprzężonych wprowadzono do dwuwymiarowego, równoległego, czasowokrokowego sformułowania elementów skończonych do analizy maszyny elektrycznej od strony pola elektromagnetycznego, obwodu elektrycznego zewnętrznego oraz ruchu wirnika. Proponowany równoległy algorytm został poddany analizie pod kątem jego wydajności obliczeniowej, oraz liczby iteracji. Rezultaty symulacji maszyny wirującej są także przytoczone.

Słowa kluczowe

EN

parallel finite element method; coupled problem; Schur complement method; movement modelling

PL

równoległa metoda elementów skończonych; zagadnienie sprzężone; metoda uzupełnień Schura; modelowanie ruchu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 90, nr 12
• Strony: 145--148
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., schem., tab., wykr.

Twórcy

autor

Marcsa D.

• “Széchenyi István” University, Department of Automation, Laboratory of Electromagnetic Field, Egyetem tér 1, H-9026 Győr, Hungary

autor

Kuczmann M.

• “Széchenyi István” University, Department of Automation, Laboratory of Electromagnetic Field, Egyetem tér 1, H-9026 Győr, Hungary

Bibliografia

• [1] Kuczmann M., Iványi A., The Finite Element Method in Magnetics, Akadémiai Kiadó, Budapest, 2008.
• [2] Bastos J. P. A., Sadowski N., Electromagnetic Modeling by Finite Element Methods, Marcel Dekker, Inc., New York, 2003.
• [3] Nikishkov G. P., Basics of the Domain Decomposition Method for Finite Element Analysis, in F. Magoulès, (Editor), Mesh Partitioning Techniques and Domain Decomposition Methods, Saxe-Coburg Publications, Stirlingshire, UK, Chapter 5, pp. 119-142, 2007.
• [4] Kruis J., Domain decomposition methods for distributed computing, Saxe-Coburg Publication, Kippen, Stirling, Scotland, 2006.
• [5] Marcsa D., Kuczmann M., Parallel solution of electrostatic and static magnetic field problems by domain decomposition method, Przegląd Elektrotechniczny, 89 (2013), nr 2b, 49-52.
• [6] Gyselinck J., Vandevelde L., Dular P., Geuzaine C., Legros W., A general method for the frequency domain FE modelling of rotating electromagnetic devices, IEEE Transactions on Magnetics, 39 (2003), nr 3, 1147-1150.
• [7] Vassent E., Meunier G., Foggia A., Reyne G., Simulation of Induction Machine Operation Using a Step by Step Finite Element Method Coupled with Circuit and Mechanical Equations, IEEE Transactions on Magnetics, 27 (1991), nr 6, 5232-5234.
• [8] De Oliveira A. M., Antunes R., Kuo-Peng P., Sadowski N., Dular P., Electrical machine analysis considering field - circuit - movement and skewing effects, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 23 (2004), nr 4, 1080-1091.
• [9] Shi X., Le Menach Y., Ducreux J.-P., Piriou F., Comparison of slip surface and moving band techniques from modelling movement in 3D with FEM, COMPEL: The International Journal for Computation and Mathematics in Electrical and Electronic Engineering, 25 (2006), nr 1, 17-30.
• [10] Marcsa D., Finite Element Analysis of Solid-Rotor Induction Machine, Acta Technica Jaurinensis, 3 (2010), nr 2, 61-70.
• [11] http://onelab.info/wiki/Electric_Machines (Visited - 2014.05.15.)
• [12] Kuczmann M., Budai T., Kovács G., Marcsa D., Friedl G., Prukner P., Unger T., Tomozi Gy. Application of PETSc and other useful packages in finite element simulation, Pollack Periodica, 8 (2013), nr. 2, 141-148.