Melina Merkel M.Sc.

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Model Order Reduction and Shape Optimization with Isogeometric Analysis

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Dieses Forschungsprojekt befasst sich mit der multiphysikalischen Simulation und Formoptimierung elektrischer Maschinen basierend auf Isogeometric Analysis (IGA) in drei Raumdimensionen. Isogeometrische Analyse basiert auf der Benutzung von B-Splines und Non-Uniform Rational B-Splines (NURBS) anstelle von nicht glatt miteinander verbundenen Polynomen als Basis, sowohl für die Geometriedarstellung als auch für die Lösung. Diese Basen ermöglichen eine direkte und näherungsfreie Benutzung von Geometriedaten des Computer-Aided Design (CAD) und damit eine vereinfachte Umsetzung von Freiform Optimierung. In IGA werden auch die Lösungen als Splines dargestellt, so dass weder Interpolation noch Neudiskretisierung bei der Betrachtung der Wechselwirkung zwischen elektromagnetischen, thermischen und mechanischen Phänomenen und Noise-Vibration-Harshness (NVH) Berechnungen nötig sind. Darüberhinaus besitzt IGA für glatte Lösungen eine höhere Genauigkeit pro Freiheitsgrad. Insbesondere kann die Glattheit der Lösung im Luftspalt elektrischer Maschinen auf diese Weise besser ausgenutzt werden. Eine hohe numerische Effizienz bei der Betrachtung rotierender Maschinen wird durch die Anwendung von Mortaring, erreicht, z.B. durch eine harmonische Kopplung zwischen Stator und Rotor.

2016 EMTS young

scientist award für den Beitrag ‘An Application of ParaExp to Electromagnetic Wave Problems’

2020

Merkel, Melina ; Schöps, Sebastian (2020):
Isogeometric Mortaring for the Simulation of Electric Machines.
In: Workshop on Advances in Electromagnetic Research – KWT 2020. URL: http://maxwell-in-motion.org. [Talk]

Egger, Herbert ; Harutyunyan, Mané ; Merkel, Melina ; Schöps, Sebastian (2020):
On the stability of harmonic mortar methods with application to electric machines.
In: Scientific Computing in Electrical Engineering SCEE 2020, Mathematics in Industry. Springer. ARXIV: 2005.12020, forthcoming. [In Proceedings]

2019

Merkel, Melina ; Bontinck, Zeger ; Corno, Jacopo ; Casper, Thorben ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2019):
Convergence and Stability of Harmonic Stator-Rotor Coupling for the Simulation of Rotating Electric Machines using Isogeometric Analysis.
In: Seminar, Muroran, Japan. [Talk]

Merkel, Melina ; Gangl, Peter ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2019):
Shape Optimization of Electric Machines using Isogeometric Analysis.
In: Workshop on Advances in Electromagnetic Research – KWT 2019, Rietzlern, Austria. URL: http://maxwell-in-motion.org. [Talk]

Merkel, Melina ; Gangl, Peter ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2019):
Shape Optimization of Rotating Electric Machines using Isogeometric Analysis and Harmonic Stator-Rotor Coupling.
In: 22nd Conference on the Computation of Electromagnetic Fields (COMPUMAG 2019), Paris, France. International Compumag Society. URL: http://compumag2019.com. [Talk]

Merkel, Melina (2019):
Shape Optimizing a Permanent Magnet Synchronous Machine using Isogeometric Analysis. Technische Universität Darmstadt, Darmstadt. [Master's Thesis]

Merkel, Melina ; Gangl, Peter ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2019):
Using Isogeometric Analysis for the Shape Optimization of Rotating Electric Machines Coupled by Harmonic Stator-Rotor Coupling.
In: VII International Conference on Isogeometric Analysis (IGA 2019), München. URL: http://congress.cimne.com/IGA2019/. [Talk]

2018

Merkel, Melina ; Bontinck, Zeger ; Corno, Jacopo ; Casper, Thorben ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2018):
Simulation of Rotating Electric Machines Using Isogeometric Analysis with Harmonic Stator-Rotor Coupling.
In: Seminar, Graz, Austria. [Talk]

Merkel, Melina ; Bontinck, Zeger ; Corno, Jacopo ; Casper, Thorben ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2018):
Harmonic Stator-rotor Coupling for The Simulation of Electrical Machines Using Isogeometric Analysis.
In: Proceedings of 17th Biennial IEEE Conference on Electromagnetic Field Computation (CEFC 2018), Hangzhou, China. URL: http://www.cefc2018.org. [Poster]

Merkel, Melina ; Bontinck, Zeger ; Corno, Jacopo ; Schöps, Sebastian ; De Gersem, Herbert (2018):
Harmonic Stator-rotor Coupling for The Simulation of Electrical Machines Using Isogeometric Analysis.
In: Workshop on Advances in Electromagnetic Research – KWT 2018, Rietzlern, Austria. URL: http://maxwell-in-motion.org. [Poster]

Kulchytska-Ruchka, Iryna ; Merkel, Melina ; Schöps, Sebastian (2018):
Parallel-In-Time Methods for the Computation of Electromagnetic Fields.
In: Mathematisches Kolloquium der Bergischen Universität Wuppertal, Wuppertal. [Talk]

2017

Schöps, Sebastian ; Merkel, Melina ; Niyonzima, Innocent (2017):
Parallel-In-Time Methods for the Simulation of Electromagnetic Field Problems.
In: URSI-B Workshop Felder und Wellen, Groß-Behnitz, Germany. [Talk]

Merkel, Melina ; Niyonzima, Innocent ; Schöps, Sebastian (2017):
ParaExp using Leapfrog as Integrator for High-Frequency Electromagnetic Simulations.
In: Radio Science, 52, (12), pp. 1558–1569, DOI: 10.1002/2017RS006357, ARXIV: 1705.08019. [Article]

Merkel, Melina ; Niyonzima, Innocent ; Schöps, Sebastian (2017):
ParaExp using Leap-Frog as Integrator for High-Frequency Electromagnetic Simulations.
In: SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE) 2017, Atlanta, Gergia, USA. URL: https://www.siam.org/meetings/cse17/. [Talk]

2016

Merkel, Melina ; Niyonzima, Innocent ; Schöps, Sebastian (2016):
An Application of ParaExp to Electromagnetic Waves.
In: 22nd URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS 2016), Espoo, Finland. URL: http://www.emts2016.org. [Talk]

Merkel, Melina (2016):
Investigation of ParaExp for Hyperbolic Problems. Technische Universität Darmstadt, Darmstadt. [Bachelor's Thesis]

Merkel, Melina ; Niyonzima, Innocent ; Schöps, Sebastian (2016):
An Application of ParaExp to Electromagnetic Waves.
In: 2016 URSI International Symposium on Electromagnetic Theory (EMTS), 121–124. IEEE. ISBN: 978-1-5090-2503-9, DOI: 10.1109/URSI-EMTS.2016.7571330, ARXIV: 1607.00368. [In Proceedings]