Новые возможности ANSYS в области моделирования электромагнитных полей

Уважаемые читатели журнала «САПР и графика»! Данная статья продолжает постоянную рубрику, посвященную программному обеспечению ANSYS, Inc. и возможностям его применения. Инструменты моделирования компании ANSYS, Inc. широко используются во всех отраслях промышленности для инженерных и научных расчетов в области динамики и прочности, газо- и гидродинамики, теплообмена и электромагнетизма. В этой публикации мы сделаем обзор новых возможностей и улучшений, реализованных в линейке программных продуктов ANSYS 14.0 для моделирования электромагнитного поля в Maxwell 15.0.

Электромагнитны© и электромеханические расчеты с ANSYS Maxwell

Maxwell включает решатели для Зй/20-анализа магнитных переходных процессов, гармонических, магнитостатических, электростатических полей, задач проводимости постоянного тока, электрических переходных процессов, которые точно определяют величины поля, а также усилия, вращающий момент, емкость, индуктивность, сопротивление и импеданс. Программа автоматически генерирует нелинейные эквивалентные схемы замещения моделей из полевого решения, которые в дальнейшем могут использоваться для анализа систем и цепей. Также предоставляется возможность выполнить всесторонний анализ модели с ее схемой включения и управления, механическими нагрузками и другими важными параметрами.

Геометрия и свойства материалов

Ранее, работая в единой среде ANSYS Workbench с модулями для электромагнитного анализа HFSS, Maxwell и Q3D. пользователи применяли промежуточные файлы экспорта геометрии для междисциплинарной связи с ANSYS Static Structural, Thermal, Fluent. В последнем обновлении ANSYS Workbench простое перетаскивание частей модели, созданных в современных CAD-редакторах (Pro/ENGINEER, SolidWorks, Solid Edge. CATIA, Autodesk Inventor, NX Siemens и др.), позволяет подготовить и отредактировать расчетную модель, например, при помощи DesignModeler. Заданные в модулях электромагнитного анализа свойства материалов при установленной связи передаются в ANSYS Static Structural и Thermal, что ускоряет ввод данных. Из использованных при создании модели переменных формируется Parameter Set, обеспечивающий функционал для параметризации и оптимизации модели.

Динамическая связь с ANSYS Simplorer

Главной особенностью Maxwell является возможность создания высокоточных моделей пониженного порядка для применения в ANSYS Simplorer — инструменте многоуровневого, системного моделирования. Процесс проектирования основан на электромагнитном расчете и позволяет объединять сложные цепи с эквивалентными схемами компонентов устройства. Наряду с функцией проведения совместного анализа Maxwell 2D/3D, RMxprt — Simplorer, где модель конечных элементов или схема замещения электрической машины управляется сложной электрической схемой, в последнем обновлении появилась возможность выполнять подобные расчеты в связке с ANSYS Fluent. ANSYS Icepak и ANSYS Mechanical без каких-либо промежуточных файлов.

Свойства материалов

В предыдущих версиях программы была возможность учитывать влияние температуры на свойства электропроводности элементов модели. Внешние магнитные поля и нагрев изменяют магнитные свойства магнитотвердых материалов, приводя к их размагничиванию. В новой версии Maxwell добавлены аналитические возможности, которые позволяют исследовать особенности размагничивания постоянных магнитов. Инструменты позволяют учесть эти эффекты для точного определения производительности машин.

Наряду с заданием анизотропной намагниченности материалов, в новой версии стало возможным определение изотропной намагниченности материала под воздействием произвольного намагничивающего поля Задание шихтованного конструктива и нелинейных анизотройных свойств материалов теперь доступно как для трех-, так и для двумерных моделей.

Приложение SheetScan, входящее в состав Maxwell, RMxprt, позволяет работать с диаграммами нелинейных свойств материалов, предоставляемыми их производителями для облегчения ввода данных, например, зависимости ВН.

Быстрое решение масштабных задач

Новая версия Maxwell обладает 64-битным пользовательским интерфейсом и решателями, что позволяет работать с большими моделями без потери точности решения и снижения геометрической детализации. Технология включает многопроцессорную обработку на каждой стадии в ходе решения; инновационные методы, реализованные в решателях, обеспечивают повышенную скорость анализа электромагнитного поля.

Новый функционал решателей

В трехмерном гармоническом решателе добавлена опция подключения элементов высокого порядка для улучшения точности вычисления индуцированных токов (J) от формулировки Т-Ll. Элементы более высокого порядка обеспечивают первую степень аппроксимации для токов. Так же как и для решения во временной области, стало возможным определять потери в электротехнических сталях и ферритах посредством ввода коэффициентов Kh, К. и Кн.

Решатель переходных процессов электрического поля стал поддерживать максимальный шаг времени, который может быть задан как функция.

Улучшения в связке с ANSYS Workbench Теперь Maxwell доступен в рамках ANSYS Workbench, где геометрия и свойства материалов распределяется между набором модулей ANSYS, включая Maxwell, для решения задач электромагнитно-тепловой деформации. Двусторонняя связь по напряженному состоянию ANSYS Mechanical обеспечивает обновление деформированной сетки Maxwell для дальнейшего пересчета магнитного поля. Для точного исследования охлаждения электромеханических устройств реализована двусторонняя связь с FLUENT через Workbench.

Оптимальный процесс проектирования электрических машин в ANSYS Maxwell + RMxprt

Для обеспечения эффективного процесса проектирования электрических машин и генераторов в состав ANSYS Maxwell входит модуль RMxprt. Используя классическую аналитическую теорию расчета электродвигателей и методы эквивалентных магнитных цепей, RMxprt вычисляет производительность машины и выполняет сотни исследований «что если» за секунды. Инструменты проекта автоматически производят полную передачу 3D- или 20-геометрии в Maxwell. Задаются настройки движения и механические нагрузки, свойства материалов (учитывая коэффициенты потерь), обмотки, источники питания (включая схему управления двигателем), после чего выполняется подробный конечноэлементный анализ в Maxwell.

Благодаря применению аналитических методик RMxprt быстро вычисляет характеристики электрических машин, такие как вращающий момент от скорости, потери мощности, поток в воздушном зазоре, коэффициент мощности и эффективность.

Редактор шаблонов машин

RMxprt предлагает многочисленные машинно-ориентированные, основанные на шаблоне интерфейсы. Вы можете легко войти в параметры проекта и оценить конструкцию в процессе проектирования.

• роторы;

• статоры;

• слоты;

• стратегия работы;

• схемы управления.

Типы машин
• Индукционные машины;
• однофазные двигатели;
• трехфазные двигатели;
• двигатели/генераторы с фазным ротором;
• синхронные двигатели;
• РМ-двигатели линейного старта;
• явнополюсные двигатели /генераторы;
• неявнополюсные двигатели / генераторы;
• щеточные двигатели;
• DC-двигатели /генераторы;
• DC-двигатели с постоянными магнитами;
• универсальные двигатели:
• бесщеточные DC-двигатели;
• РМ-двигатели/генераторы с регулируемой скоростью;

• вентильно-индукторный двигатель;

• генераторы с когтеобразными полюсами;

• машины аксиального типа.
Выходные диаграммы

• Ток;

• момент трогания;

• поток в воздушном зазоре.

Удобное моделирование/ редактирование

• Библиотека проводов: ANSI/IEC-провода;

• графический редактор обмоток;

• редактор поперечного сечения.

Улучшения и нововведения RMxprt

В обновленный RMxprt добавлена поддержка анализа трехфазной индукционной машины в генераторном режиме. Для однофазной индукционной машины можно использовать ротор с закрытым пазом. Появились два новых вида машин: аксиального типа и машины со встроенными в ротор постоянными магнитами (IPM rotor). Для последних пока отсутствует аналитическое решение, но RMxprt генерирует конечно-элементную модель для подробного электромагнитного анализа в Maxwell 2D/3D.

В данной статье мы отметили лишь основные новшества 15-й версии Maxwell, RMxprt, немного поговорили об ANSYS Workbench и Simplorer. Дополнительную информацию вы можете запросить на нашем сайте www.delcam-ural.ru в разделе «Вопрос-ответ» или на сайтах www.ansys-club.ru и www.ansys.ru, задав вопрос экспертам. Кроме того, на упомянутых сайтах вы можете найти ряд интересных и полезных информационных материалов по различным модулям ANSYS. Мы хотим, чтобы публикации были интересны читателям, поэтому предлагаем вам поучаствовать в выборе наиболее актуальных тем для обсуждения на страницах журнала. Ждем ваших пожеланий на сайтах!


http://blog.wel.org.ua

работаю админом, прогером сеошнегом :)

Leave a Comment

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Загрузка...
Menu Title