搜索應用 | 多物理場仿真準確預測電機性能
2016-11-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
在對眾多物理場相互作用的設計性能進行預測時,多物理場仿真起著至關重要的作用。ANSYS擁有眾多多物理場解決方案可用于洞察相關問題:例如用于弱或強耦合系統(單向或雙向)的熱與流體力/結構位移研究的流固耦合(FSI)功能。電機中的多物理場相互作用包括電磁損耗和熱管理:
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磁性材料的磁場能夠對材料進行加熱。采用低頻仿真工具(本例中為ANSYS Maxwell)可以預測熱損耗。
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熱量得到擴散,通過空氣、水或同時通過二者使系統得到冷卻。采用CFD工具(ANSYS Fluent)可以仿真熱管理。
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熱管理性能可以影響磁性材料的溫度,進而影響電機性能。
觀看ANSYS Maxwell與ANSYS Fluent之間進行耦合的逐步演示。
如果進行單物理場仿真,則只能假定(但不確定)磁性材料的溫度,這有可能導致電機性能預測錯誤。本例中誤差高達18%。
此視圖為電機模型截面,其中包括定子、轉子、磁體以及水冷卻用的管子。
ANSYS Maxwell可用于計算電機的電磁性能。此圖顯示了磁性材料的熱損耗。氣冷卻和水冷卻系統(圖中未顯示)能夠抽取所產生的熱量,以確保電機正常運行。
在該仿真中,ANSYS Fluent可用于計算電機磁性材料的溫度以及周圍冷卻液(冷卻水)的溫度。ANSYS Maxwell則可用于計算磁性材料的熱損耗。熱損耗在ANSYS Fluent中被定義為能源。
如果不連接相應工具,管理此類仿真會變得比較復雜。ANSYS提供業界領先的解決方案可用于解決這一挑戰:
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2D還是3D? ANSYS Maxwell低頻仿真可以在2D或3D模式下執行。無論您采取哪種策略,都可以將熱損耗映射到ANSYS Fluent中的3D CFD仿真。
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穩態還是非穩態? 熱管理仿真的時間尺度遠大于電機時間尺度(秒與毫秒的差別)。單純執行完全耦合的非穩態多物理場仿真在時間方面讓人無法接受。解決方法是運行非穩態的Maxwell低頻仿真,用時間平均法處理熱損耗,然后在ANSYS Fluent中執行穩態CFD仿真。
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如何輕松管理多物理場仿真? 將信息從一個物理場求解器發送到另一個、然后根據需要加入結果可能會讓人望而生畏。ANSYS Workbench可以通過自動執行這些復雜的任務輕松解決這些難題。只需將關鍵仿真工具拖放到ANSYS Workbench環境窗口即可創建多物理場仿真。
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