Jednogodišnje usavršavanje Stjepana Frljića u Beču

Viši asistent dr. sc. Stjepan Frljić zaposlen je na Fakultetu elektrotehnike i računarstva, na Zavodu za osnove elektrotehnike i električka mjerenja i dio je znanstveno-istraživačke grupe koja se bavi računalnim modeliranjem elektromagnetskih polja. U svom znanstvenom radu bavi se računalnim modeliranjem i numeričkim simulacijama temeljenim na metodi konačnih elemenata, s primjenom na probleme unutar elektromagnetizma. U istom području je i doktorirao pod mentorstvom prof. dr. sc Bojana Trkulje, na temu modeliranja vrtložnih struja i izračuna gubitaka zbog vrtložnih struja u lamelama feromagnetske jezgre otvorenoga tipa. U okviru programa MOBODL Stjepan je proveo godinu dana na Institutu za analizu i znanstveno računanje Tehničkog sveučilišta u Beču (Institute of Analysis and Scientific Computing, TU Wien).


1.
Koji je bio glavni cilj Vašeg boravka na Tehničkom sveučilištu u Beču i kojom temom istraživanja ste se bavili?

Tijekom boravka na Institute of Analysis and Scientific Computing bavio sam se računalnim modeliranjem elektromagnetskih pojava primjenom metode konačnih elemenata u softveru otvorenog koda Netgen/NGSolve. Primarno sam istraživao metode homogenizacije problema vrtložnih struja u laminiranim feromagnetskim jezgrama. Referentne računalne simulacije takvih problema zahtijevaju više desetaka GB radne memorije i traju desetke sati. Glavni cilj mog istraživanja bio je razvoj algoritma koji omogućuje podjednako točne rezultate simulacije uz znatno manje memorijske i vremenske zahtjeve. Kod projektiranja feromagnetskih jezgri, primjerice u Končaru u svrhu izrade transformatora, posebno koristan rezultat takvih simulacija je razdioba ukupnih gubitaka snage unutar jezgre.

Međutim, tijekom istraživanja sam se morao dotaknuti nekoliko dodatnih tema koje su bile neočekivano povezane s glavnom temom tako da je cijelo istraživanje bilo šire i vrlo sam zadovoljan rezultatima rada i vlastitim napretkom.

2. S kime ste sve surađivali tijekom boravka i kako je izgledao Vaš tipičan radni dan na TU Wien?

Tijekom boravka na Institutu radio sam u uredu s kolegama Markusom Schöbingerom i Valentinom Hanserom koji rade kao istraživači u grupi Dr. Karla Hollausa, mog mentora-domaćina koji je bio vrlo angažiran oko mog rada i boravka. Zahvaljujući njihovoj gostoljubivosti i prijateljskoj atmosferi, cijelo vrijeme boravka sam se osjećao kao punopravni član istraživačke grupe. Primarno sam surađivao s mentorom, ali kolege iz ureda su uvijek bili na raspolaganju kao prva linija pomoći, pogotovo prilikom svladavanja rada u simulacijskom softvera Netgen/NGSolve.

Tipičan radni dan svodio se na istraživanje matematičkog modela nekog problema iz teme kojom sam se bavio. To je uključivalo teorijsku razradu modela, njegovu implementaciju unutar Netgen/NGSolve softvera, analizu simulacijskih rezultata te uviđanje ideja i pristupa u rješavanju tog problema. U svim tim fazama rada sam obično surađivao s mentorom i kolegama, a često bi i ležerni razgovor o trenutačnom problemu razriješio dvojbe ili rezultirao novim idejama. S vremena na vrijeme imali smo i unaprijed dogovorene sastanke na kojima bi jedan od nas prezentirao ostalima sve detalje problema kojim se u tom trenutku bavi. Prema tome, i ja sam nastojao biti od pomoći njima u njihovom istraživačkom radu.

3. Postoje li neke specifičnosti ili razlike u načinu rada, pristupu istraživanju ili organizacijskoj kulturi u odnosu na Vašu matičnu instituciju?

Primjetan je veći broj stranaca među kolegama, što sam donekle i očekivao, ali posebno bih istaknuo veći broj gostiju koji na kraći ili duži period dolaze raditi u nekom vidu mobilnosti, što nije tako izraženo na mojoj matičnoj instituciji. Dakle, bitno je izraženija međunarodna umreženost i transfer znanja. Na tom tragu, istraživačke grupe imaju veći broj istraživača koji nisu uključeni u nastavu, ili su uključeni minimalno tako što nude izborne kolegije. 

4. Jeste li sudjelovali u nekim dodatnim aktivnostima tijekom boravka?

Prvih nekoliko mjeseci svoje mobilnosti, točnije do kraja ljetnog semestra, pohađao sam predavanja izbornog kolegija o iterativnim solverima u softveru NGSolve, koje je jednom tjedno držao prof. Joachim Schöberl, kreator Netgen/NGSolve softvera. Osim toga, prisustvovao sam nekolicini predavanja koje sam smatrao korisnim za sebe na skupu “NGSolve User Meeting 2024“, koji se održao sredinom lipnja na TU Wien. Na poziv mentora prisustvovao sam i nekoliko obrana prijediplomskih i diplomskih radova u području mog interesa.

5. Što biste istaknuli kao najvrjednije iskustvo iz ovog studijskog boravka?

Nedvojbeno najvrjednije iskustvo je bio rad i druženje s novim ljudima, prvenstveno s mentorom Karlom i kolegama Markusom i Valentinom, ali i ostalih desetak kolega. Svi smo više manje svaki dan zajedno išli na ručak tako da sam vodio brojne zanimljive razgovore koji su često bili vezani i za trenutačna istraživanja. Na kraju, jako sam sretan zbog svih novih poznanstava i zadovoljan ostvarenim kontaktima u ovih godinu dana u kontekstu eventualne buduće suradnje.

6. Kako je bilo živjeti godinu dana u Beču? Jeste li imali neke izazove s kojima ste se suočavali tijekom boravka? Je li Vam iznos stipendije bio dovoljan za pokrivanje svih troškova?

Beč je jako lijep i praktičan grad tako da mi se život u Beču svidio. Jedan od izazova je bila specifičnost najmodavca da limitira boravak u stanu na 6 mjeseci, tako da sam morao promijeniti smještaj nakon pola godine, ali to je glatko prošlo. Na kraju je promjena stana bila pozitivna stvar jer su stanovi bili u različitim okruzima tako da sam još bolje upoznao Beč. Stipendija je bila dovoljna za pokrivanje troškova, što je definitivno učinilo boravak jednostavnijim i ugodnijim.

Sažetak Stjepanovog usavršavanja:

Uspjeh na tržištu tehnologije zahtijeva konkurentnu cijenu, ali i iznimnu kvalitetu proizvoda. U optimizaciji tvorničkih tehnoloških proizvoda dominantnu ulogu ima računalno modeliranje temelieno na metodi konačnih elemenata jer nudi visoko pouzdanu i ekonomičnu alternativu skupom procesu izrade i testiranja fizičkih prototipa proizvoda. Tvrtka Končar — Mjerni transformatori izrađuje naponske transformatore velike snage koji predstavljaju originalni hrvatski koncept energetsko-distributivnih transformatora s lameliranom feromagnetskom jezgrom koja je specifičnoga, otvorenoga tipa. Kako bi se omogućio njihov dodatni uspjeh na tržištu, nužna je optimizacija dizajna lamelirane feromagnetske jezgre otvorenoga tipa. Međutim, izravna primjena računalnog modeliranja temeljenog na metodi konačnih elemenata na lameliranu feromagnetsku jezgru praktično nije moguća zbog vrlo izražene heterogenosti materijala unutar jezgre. Naime, lamelirana jezgra se izrađuje slaganjem velikog broja iznimno tankih lamela međusobno izoliranih ekstremno tankim slojevima električne izolacije pa bi izravna primjena metode konačnih elemenata zahtijevala prevelike računalne resurse, a sama simulacija bi unatoč tome trajala tjednima. Prema tome, nužan je razvoj novih matematičkih formulacija kojima bi se nekoliko desetaka puta smanjili zahtjevi na računalne resurse i trajanje simulacije uz visoku točnost rezultata izračuna. Mladi istraživač bi se na svom znanstveno-istraživačkom usavršavanju upravo bavio razvojem takvih matematičkih formulacija baziranih na metodi konačnih elemenata. Pritom bi matematička formulacija morala biti posebno skrojena za računalno modeliranje feromagnetskih jezgri koje su jedinstvenoga, otvorenoga tipa.

Na svom doktorskom studiju, mladi istraživač je po prvi put izračunao kako na gubitke zbog vrtložnih struja otpada najviše 50% ukupnih gubitaka. Dakle, postoji jasna potreba za razvojem matematičke formulacije koja bi omogućila izračun sveukupnih gubitaka u feromagnetskoj jezgri, a koji su zbroj gubitaka zbog vrtložnih struja, gubitaka zbog histereze te anomalijskih gubitaka. Odlaskom na usavršavanje, mladi istraživač bi se bavio razvojem algoritma za korištenje u računalnom modeliranju i optimizaciji feromagnetske jezgre jedinstvenoga, otvorenoga tipa kakvu proizvodi tvrtka Končar — Mjerni transformatori.

Postavke kolačića

Koristimo vlastite kolačiće, datoteke koje se zapisuju u web preglednik na računalu korisnika. Kolačiće dijelimo na obavezne, koji osiguravaju ispravno funkcioniranje internetskih stranica i preporučene, koji nam služe da unaprijedimo Vaše iskustvo na našoj stranici, kao i svoje usluge, analizirajući korištenje naše internetske stranice.