Обновление ANSYS Electromagnetic Suite 2019 R3

Уважаемые читатели блога, предлагаем вашему вниманию развернутый обзор нововведений третьего и заключительного обновления это года ANSYS Electromagnetic Suite 2019 R3. На нашем сайте и в блоге вы сможете найти обзорную информацию по нововведениям всех основных направлений моделирования. На официальном портале поддержки клиентов доступны для скачивания дистрибутивы новой версии.

ANSYS Maxwell 2019 R3

Технологии вычислительного ядра

Учет добавочных потерь в многожильных проводниках. Litz модель.

В новом релизе добавлена давно обсуждаемая модель расчёта добавочных потерь для многожильных проводников, которые пользователи привыкли моделировать сосредоточенными параметрами. Другими словами, весьма непросто, а в некоторых случаях невозможно смоделировать катушки с прорисовкой каждого отдельного элементарного проводника для учета добавочных потерь на скин эффект и эффект близости. Особенно остро проблема стоит при использовании в модели проводников типа литцендрат, где в относительно небольшом диаметре провода могут располагаться от 100 до 1000 мельчайших, изолированных между собой, элементарных проводников.

Кабель с жилами из лицендрата

Лицендрат это предельный вариант сложности для моделирования методом конечных элементов, но сюда же относятся и обычные обмотки электрических аппаратов, состоящие из множества витков, как круглого, так и прямоугольного сечения. Для этих целей в ANSYS Maxwell добавлена опция в свойствах материала, которая позволяет выводить в отчёт сумму DC+AC потерь (StrandedLossAC). Наибольшую точность модель обеспечивает при синусоидальном поле и при толщине проводника меньше глубины скин слоя.

Настройки опции Litz Wire и отчёты для добавочных потерь

Производительность решателя при использования выражений Expression cache.

В ранних версиях наблюдалась плохая производительность 2D нестационарного решателя при использовании пользовательских выражений Epression chache совместно с методом параллельного решения TDM (time domain decomposition). В процессе работы решатель после вычисления каждого диапазона TDM запускает интерфейс GUI для обработки данных для вычисления пользовательского выражения (Expression cache), затем закрывает его. Таким образом, требуется значительное дополнительное время относительно общего времени моделирования.

В новой версии пользовательские выражения вычисляются после каждых 10 TDM диапазонов. Для примера приводится сравнение решения одной задачи методом TDM.

Размер сеточной модели: 6934, шагов: 540, задач: 11, TDM диапазоны: 54

Таким образом, в новой версии улучшена производительность при вычисления выражений. Относительно общего времени, в новой версии на выражения тратится 18% против 61% в старой версии.

Параллельные вычисления в решателе Eddy Current с использованием MPI техники

В предыдущих версиях решатель Eddy Current дополнился возможностью проведения вычислений в режиме распределенной памяти с использованием служб MPI. Этот метод расчёта позволяет выйти за рамки одного вычислителя и использовать вычислители, объединённые в сеть, для решении одной задачи. В новой версии появилось продолжение развития этого направления, а именно, в настройках высокопроизводительных вычислений теперь есть возможность задействовать несколько уровней параллельного решения.

Для решателя 2D eddy current существует два уровня параллельного решения. Первый уровень используется для распределенного решения частотной развертки (frequency sweep) с использованием распределенного MPI решения. При включении второго уровня возможно использовать DSO распределенное решение параметрической таблицы и решать частотную развертку каждого варианта в режиме распределенного MPI решения.

2D EddyCurrent два уровня параллельного решения

Для решателя 3D eddy current существует три уровня параллельного решения: Parametric sweep (DSO), Frequency sweep (MPI) и DDM (MPI).

Автоматический режим: при использовании первого уровня решения DSO количество устанавливает пользователь, решатель выбирает как оптимально распределить ресурсы вычислителя между вторым уровнем (frequency sweep) и третьим уровнем (DDM (MPI))

Ручной режим: первый уровень - частотная развертка

Второй уровень: два варианта - параметрическое решение и частотная развертка, частотная развертка и DDM (MPI)

Третий уровень: полностью автоматический режим с указанным количеством DSO

3D EddyCurrent три уровня параллельного решения

Облачные вычисления с ANSYS Cloud

Несколько релизов назад ANSYS в сотрудничестве с Microsoft Azure разработала и запустила совершенно новое облачное предложение – ANSYS Cloud. Ранее это предложение по платному доступу к облачным HPC распространялось на ANSYS Mechanical и ANSYS Fluent. В этом релизе задачи из приложений HFSS, HFSS 3D Layout, Maxwell 2D, Maxwell 3D, Q3D Extractor и 2D Extractor можно запускать с использованием новых сервисов. Процедура отправки задачи на выполнение в ANSYS полностью похожа на использование планировщика. Для этого достаточно выбрать ANSYS Cloud в качестве планировщика по умолчанию и при запуске расчёта указать решение через него (Submit Job).

Выбор планировщика ANSYS Cloud

Для сравнения скорости вычисления предлагается рассмотреть 3D задачу электрической машины, которая решается с использованием метода TDM. При использовании 4 ядер решение длится 14:49:46. ANSYS Cloud имеет различные виды подписок, которые отличаются между собой в количестве доступных ресурсов, приводится сравнительная таблица, где видно, что максимально-быстрое решение возможно с подпиской XL/128 и занимает 0:59:44.

Сравнение времени решения при использовании подписок ANSYS Cloud

Библиотеки материалов GRANTA

Библиотека материалов ANSYS GRANTA для моделирования теперь доступна в ANSYS Electronics Desktop для решения задач электромагнетизма. Общая база данных материалов для множества решателей позволяет инженерам использовать одинаковые свойства для междисциплинарных задач. Унифицированная база данных из более чем 700 материалов теперь содержит свойства для Maxwell. Пользователи Maxwell также получают 500+ материалов с кривыми B-H и потерями для магнитопроводов различных производителей магнитных материалов.

Volumetric Harmonic Force Coupling [Beta]

На уровне бета-опции добавлена возможность решать связанную задачу с ANSYS Mechanical в рамках Workbench, в качестве нагрузок используется плотность объемной гармонической силы. Заявляется об использовании этого типа расчетов для учета магнитострикционного эффекта в NVH анализе, а также актуально для трансформаторов.

Volumetric Harmonic Force Coupling [Beta]

RMxprt частичное решение для шагового двигателя и SRM

В новой версии ANSYS RMxprt дополнился частичным решением для типов машин: гибридная структура шагового двигателя (Hybrid Stepper Motor), структура с переменным сопротивлением (VR Stepper Motor), полюса без структуры зуба (SRM).

Частичное решение подразумевает создание 2D\3D моделей в ANSYS Maxwell и 8 типов цепей для этих машин в Maxwell Circuit Editor.

Частичное решение для новых типов машин и схемы управления для них

Beta опции в ANSYS Electronics Desktop

В новой версии в настройках Electronics Desktop появилось новое меню включения Beta опций. Опции относятся ко всем модулям рабочего места.

Beta опции рабочего места

Так, например, можно заметить, что возможно задействовать нестационарный решатель IcePak AEDT, новые модули Mechanical Modal и Mechanical Thermal.

Mechanical thermal и modal в интерфейсе ANSYS Electronics Desktop

Для использования модулей Icepak и Mechanical в интерфейсе Electronics Desktop необходимо наличие лицензии Icepak solver. Использование этих модулей в интерфейсе ED удобно тем, что нет необходимости в отдельной установке, пользовательский интерфейс и инструменты постпроцессора идентичны для всех решателей, есть возможность связывания и решения междисциплинарных расчётов на уровне переменных в Optimetrics.