Обновление ANSYS Electromagnetic Suite EM 2019 R2

Аватар пользователя Klyavlin
0 165

Уважаемые читатели блога, с небольшим опозданием спешим сообщить о выходе новой версии ANSYS 2019 R2. На нашем сайте и в блоге вы сможете найти обзорную информацию по нововведениям всех основных направлений моделирования. На официальном портале поддержки клиентов стали доступны для скачивания дистрибутивы новой версии. Также наша команда готовит для вас материалы о новых возможностях ANSYS 2019 R2, которые вы сможете найти на наших интернет ресурсах.

 

ANSYS Maxwell 2019 R2

Технологии вычислительного ядра

 

Улучшение в выводе результатов при моделирование индукционных машин

Улучшение связано с моделированием индукционных машин в нестационарном решателе ANSYS Maxwell. Предустановленный отчёт SolidLoss включал в себя потери во всех массивных проводниках, в том числе и потери от токов, наведенных в короткозамкнутой клетке/клетках машины, заданной через граничное условие EndConnection. В таком случае пользователи сталкивались с проблемой разделения этих потерь на потери в клетке и остальные потери в проводниках. В плоскопараллельной постановке задачи проблема усложнялась тем, что необходимо учитывать потери в кольцах.

В новой версии от общих потерь, которые выводит предустановленный отчёт SolidLoss, можно без труда отделить потери в клетке/клетках, а также появилась возможность вывода тока кольца между первым и вторым стержнем, указанным в EndConnection.

 

Новые предустановленные типы графиков. RingCurrent(EndConnection) и SolidLoss(EndConnection)

Потери SolidLoss(EndConnection) включают потери во всех стержнях машины и двух колец. Ток RingCurrent(EndConnection) выводится для сечения кольца между первым и вторым стержнем. Нумерация стержней, указанных в EndConnection, начинается от оси Х в направлении против часовой стрелки.

 

Нумерация стержней в модели при использовании EndConnection

 

Автоматизированные инструменты для моделирования электрических машин Electical Machine Toolkit.

От версии к версии инструменты Electical Machine Toolkit наполняются функционалом. Инструменты включены в состав установочного дистрибутива и активируются посредством включения ACT Extensions в меню View рабочего окна ANSYS Maxwell.

В случае использования инструментов для синхронных машин с постоянными магнитами, пользователи могут использовать новый функционал по автоматическому выравниванию DQ координатной системы. В этом случае используется нулевой ток фаз, угол нагрузки получается путем фазового сдвига фундаментальной компоненты потокосцепления фазы А. В полной мере поддерживаются методы вычисления, основанные на декомпозиции шкалы времени TDM periodic и TDM half periodic.

Для индукционных машин основные изменения сделаны для улучшения качества результатов при решении с помощью декомпозиции шкалы времени TDM periodic и TDM half periodic. Для корректной работы инструментов, при использовании методов TDM periodic и TDM half periodic необходимо ввести модификаторы скольжения для удельной проводимости материала клетки ротора и сопротивление в EndConnection.

Препроцессор Machine Toolkit дополнился возможностью задания и учёта механических потерь. Опции, связанные с настройками решения методом TDM periodic были исключены из интерфейса. Настройки типа решения нестационарной задачи теперь берутся из проекта.  

 

Обновленный препроцессор Machine Toolkit

 

Для индукционных машин добавлена возможность использования синусоидальной ШИМ модуляции в качестве источника возбуждения. В таком случае к проекту будет подключена внешняя схема инвертора. Пользователь определяет величину постоянного напряжения и глубину модуляции. В подключенной внешней схеме автоматически определяется отношение несущей к модулируемой частоте  Kf = fc/fm = 30

 

Внешняя схема SinPWM

 

В поспроцессоре Machine Toolkit появились новые отчёты:

Gamma map: для синхронных PM машин

Slip map: для индукционных машин

Winding loss map

Core loss map

Solid loss map

Mechanical loss map

Power factor map

Torque ripple map

 

Карты: угол нагрузки для PM машины и скольжения для индукционной

 

Сообщается, что в предыдущей версии 2019R1 было ошибочное извлечение величин в DQ координатной системе, использовались среднеквадратичные значения вместо усредненных. В новой версии дефект устранён и используются усредненные значения.  

В предыдущих версиях среднеквадратичные значения эдс получались непосредственно из сигналов, включая фундаментальные и гармонические компоненты. В новой версии вычисляется из потокосцепления d-q, включая только фундаментальный компонент для уравновешивания приложенных синусоидальных напряжений

Среднеквадратичное напряжение на терминалах раньше определялось из эдс, которое не изменялось при изменении импеданса рассеяния. В новой версии, для индукционных машин, напряжение на терминалах определяется напрямую из параметрической развертки переменной напряжения, импеданс рассеяния уже учтён в параметрическом решении. Для синхронных машин с постоянными магнитами напряжение на терминалах вычисляется из DQ токов и потокосцеплений, импеданс рассеяния учитывается в постпроцессоре и влияет на профиль карт.

 

Подготовка выходных данных о потерях без необходимости в сохранении полей

В новой версии реализована возможность подготовки входных данных о потерях для решения междисциплинарных задач без необходимости в сохранении полей. Для передачи потерь с узлов конечноэлементной модели электромагнитного решателя в модуль для решения задачи сопряженного теплообмена требуются усредненные значения потерь за один цикл. В ранних версиях усредненные потери получались из интегрирования потерь на временном интервале t_a, t_b,  на котором должны быть сохранено полевое решения, сделана соответствующая настройка save field.  

 

Профиль интегрирования потерь

 

В настоящее время решатель выводит только интегрированные потери в постобработку. Таким образом, мгновенные потери должны быть восстановлены из интегрированных потерь. Восстановленные мгновенные потери определяются корректно, только если нужные шаги времени включены в настройку сохранения поля.

В новой версии решатель способен выводить мгновенные потери в дополнение к интегрированным потерям, чтобы они не зависели от настроек сохранения поля.

 

Расчёт матриц проводимости в решателе 3D DC Conduction

В новой версии разработчики реализовали возможность расчёта матрицы проводимости или сопротивления сложных путей проводимости в решателе 3D DC Conduction. Ранее для решения подобной задачи приходилось использовать возможности Q3D Extractor.

Указано, что должно быть определено либо возбуждение типа «sink», либо, по крайней мере, одно «ground», которое должно быть явно выбрано из заданных источников «voltage». В настоящее время поддерживается только возбуждение по напряжению «voltage».

 

Матрица вычислений проводимости/сопротивления в 3D DC Conduction решателе

 

Примитивы UDP для беспазовой электрической машины

В новой версии появился новый примитив “CupCoil” для облегчения создания беспазовой электрической машины. Примитив позволяет создавать многофазные обмотки беспазового типа. Беспазовые двигатели отличаются чрезвычайно быстрым откликом и высоким ускорением, плавной и тихой работой, способны работать на очень высокой скорости, благодаря меньшим потерям в сердечнике. Двигатели обычно применяются в медицинском оборудовании, переносном промышленном инструменте.

 

Примитив для создания обмоток для беспазовых электрических машин

 

Температурно-зависимая кривая намагничивания BH

Зависимость свойств материала от температуры может быть задана с помощью теплового модификатора, который описывается с помощью математического выражения. Для некоторых задач, где сложно описать зависимость от температуры с помощью выражений, этого может быть недостаточно. Для таких случаев доступен альтернативный метод, позволяющий пользователям напрямую вводить данные для нескольких зависимых от температуры кривых BH. Maxwell использует эти данные для получения соответствующей кривой BH для каждой указанной температуры с использованием алгоритма интерполяции. Полученная новая BH кривая будет основываться на заданной или вычисленной поэлементно температуре. Поддерживается двусторонняя связь в междисциплинарных задачах со всеми магнитными решателями.

 

Для каждой температуры вводится своя кривая BH

 

Изменение ЭДС в трансформаторе при нагреве магнитопровода. Изменение магнитных свойств в ферромагнетике при индукционном нагреве.

 

Поддержка анизотропных коэффициентов потерь в стали.

В новой версии появилась возможность использовать анизотропные коэффициенты потерь в стали для шихтованных пакетов. Коэффициенты анизотропных потерь имеют различное значение в разных основных направлениях (Khx, Khy, Khz), (Kcx, Kcy, Kcz) и (Kex, Key, Kez). 
 

Задание анизотропных коэффициентов потерь в стали

 

Улучшение сеточного генератора

 

Band Layer Mesh для статической и подвижной части модели

Для получения очень точной формы вращающего момента электрических машин в ANSYS Maxwell в 3D стационарном и нестационарном магнитном решателе требуется очень точная клонированная сетка. Таким образом, сетка вблизи границы раздела статической и движущейся части имеет решающее значение для точности результата моделирования.

 

Сеточная операция для создания слоистой структуры сетки вблизи объекта “band”

Создание клонированной сетки входит в начальный процесс построения сеточной модели и обеспечивает один слой элементов между “band” и статором и один слой элементов между “band” и ротором. Однако один слой может не обеспечить достаточной точности для некоторых конструкций. В таких случаях для улучшения точности можно использовать несколько слоев элементов вблизи “band” для клонированной сетки. Используя новую сеточную операцию возможно контролировать количество слоев рядом с “band” как на статической, так и на подвижной части модели, не теряя клонированную структуру сеточной модели.

 

Междисциплинарные задачи

 

Высокочастотное разрешение для связанной гармонической конструкционной задачи

В вычислении гармонических сил появилась новая опция Repeat of sampled data, которая упрощает процесс подготовки входных данных о гармонических силах, применительно к объекту, для последующего анализа по нахождению акустического давления в расчётной области. Базовая частота гармонической силы в частотном домене определяется диапазоном времени окна сбора данных (f = 1 / ∆T). Чтобы получить более низкие базовые частоты, необходимо увеличить диапазон времени окна сбора данных, что означает увеличение времени моделирования. Для нестационарного решения, когда решение достигает стационарного/периодического режима, это бесполезная трата ресурсов.

 

Новая опция для упрощения подготовки гармонических сил для акустического анализа

 

При использовании новой возможности, пользователь устанавливает количество повторных окон выборки, чтобы расширить диапазон времени окна сбора данных без увеличения времени моделирования, повторяя собранные данные n раз перед выполнением DFT. Применяя эту опцию, вы можете получить более низкую базовую частоту и более высокое разрешение по частоте, но величины компонентов сил будут близки к нулю на введенных частотах

Диаграмма водопада в высоком разрешении

 

Новая связка Fluent Transient + Maxwell Eddy Current через System Coupling

В предыдущем релизе появилась первая информация по обновленной системе System Coupling, сейчас можно скорректировать информацию. Для решения нестационарной тепловой задачи индукционного нагрева появился новый функционал, обеспечивающий связь между ANSYS EddyCurrent 3D и ANSYS Fluent. Ранее такой класс задач решался с помощью специализированного скрипта, теперь ANSYS Maxwell имеет стандартный функционал “Optimetrics> Add> System Coupling Setup”.  Также поддерживается нестационарный магнитный решатель 2D в плоскопараллельной постановке.

 

System Сoupling для решения тепловой задачи

 

Решение управляется внешней программой без использования Workbench. System Coupling контролирует циклический процесс обмена данными между нестационарным тепловым анализом в ANSYS Fluent или ANSYS Mechanical и гармоническим в ANSYS Maxwell.

Обучающие примеры использования System Coupling можно найти в System Coupling Tutorials "Electric Motor Co-Simulation using Maxwell, Fluent, and Command-Line System Coupling"и "Coil-and-Core Induction Heating Command-Line Tutorials"

 

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии