Simcenter 3D 2020.1 – novinky v oblasti nízkofrekvenčního elektromagnetismu

Tags: CAE | Elektromagnetismus | Simcenter | Simcenter 3D | Simulace | Software

Po­noř­me se tro­chu hlou­bě­ji do no­vých mož­nos­tí dos­tup­ných pro níz­ko­frek­venč­ní elek­tro­mag­ne­tis­mus v Sim­cent­eru 3D 2020.1. Ta­to vy­lep­še­ní na­bí­ze­jí no­vé a vy­lep­še­né mul­ti­dis­cip­li­nár­ní in­teg­ra­ce a rych­lej­ší CAE pro­ce­sy, což jsou jen dvě ze sil­ných strá­nek soft­wa­ru Sim­cent­er 3D.

Multidisciplinární integrace

Elektrická pole

Mnoho typů elektromagnetických zařízení vyžaduje řešení elektrického pole. Konkrétně se jedná o technické problémy, u nichž mohou být účinky magnetických polí ignorovány nebo by měly být analyzovány samostatně.

K vyřešení tohoto problému byl do Simcenter 3D Low Frequency Electromagnetics přidán řešič elektrického pole. Výsledkem je, že tato nová simulační doména rozšiřuje podporovanou škálu aplikací o izolační systémy, komponenty vysokého napětí, svodiče přepětí, sběrnice, kabely a mnoho dalších.

Graf elektrického pole – průchodka výkonového transformátoru 150 MVA (vlevo)
Napěťový graf – průchodka výkonového transformátoru 150 MVA (vpravo)

Hluk a vibrace

Zajištění strukturální integrity a vyhodnocení úrovní hluku a vibrací z elektromagnetických zdrojů může být obtížné. Nejdůležitější je poznamenat, že se jedná o multifyzikální problém, který vyžaduje údaje o síle v časové oblasti. Pro identifikaci potenciálních „horkých míst“ pro namáhání proto byly přidány výpočty koncentrace sil a kalkulace rozložení uzlové síly. Kromě toho mohou pomoci zajistit strukturální integritu během raných fází návrhu. (Podobně jako u nedávno vydané verze Simcenter Magnet a Motorsolve 2019.1.)

Síťování vysoce výkonného elektromotoru

Simcenter 3D pro nízkofrekvenční elektromagnetismus při výpočtu hustoty povrchové síly pro použití v NVH analýze

Zlepšení propojení s teplotou

Elektromechanické komponenty vyžadují řízení teploty, ať už jde o pasívní nebo aktivní chlazení. Elektromagnetický výkon snadno ovlivňuje například okolní teplota, okolní kapaliny a míra rozptylu. Výsledkem je, že opomenutí návrhu s připojenými elektromagneticko-tepelnými simulacemi může vést k nesmírně nepřesným předpovědím a katastrofám, jako je demagnetizace nebo destrukce.

Z tohoto důvodu byly spojené elektromagneticko-tepelné simulace vylepšeny ve dvou specifických oblastech pro poskytnutí všech analytických schopností potřebných k tomu, aby se zabránilo těmto následkům:

• Za prvé, úplný přechodový jev elektromagneticko-přechodné tepelné FEA, aby bylo možné pochopit měnící se výkon elektromagnetických zařízení v provozu.
• Za druhé, je možné stanovit průměrnou rychlost přenosu tepla mezi pevnými povrchy a okolním fluidním prostředím.

Kromě toho existuje nová spřažená elektrická simulace teplotního pole ke studiu účinků, jako je zvýšení teploty v důsledku ztráty dielektrika.

Rychlejší procesy CAE

Inteligentní přizpůsobivost sítě

Je těžké mít důvěru ve své simulační řešení bez dobré sítě. Identifikace oblastí, které vyžadují jemnější diskretizaci, však může být obtížná a poněkud únavná.

Inteligentní síťová adaptabilita, která je nyní součástí Simcenter 3D Low Frequency Electromagnetics, dokáže automaticky identifikovat oblasti sítě, které je třeba vylepšit. K dispozici jsou dvě možnosti upřesnění:

• zvýšení počtu prvků
• navýšení pořadí polynomu

Důkladná kontrola s parametry na úrovni objektu

Přechod od počátečního konceptu k ověření konečného vysoce věrného návrhu je vícestupňový proces. Kromě toho může každý krok na této cestě vyžadovat prozkoumání různých kritických výkonnostních měřítek a replikaci měnících se nebo různých provozních podmínek. Může to také zahrnovat vytváření nepatrných úprav radikálních změn modelu a buzení.

Parametry na úrovni objektu umožňují, aby tyto rozmanité požadavky byly prozkoumány tak, že uživatelská kontrola zadá podmínky, jako například:

• Kterou hysterezní metodu použít
• Zahrnutí nebo vynechání vířivých proudů
• Zahrnutí nebo vynechání přemagnetování a odmagnetování permanentních magnetů
• Průměrný čas začátku a konce energetické ztráty
• Řád polynomiální sítě