Обновление ANSYS Electromagnetic Suite v17

Обновление ANSYS Electromagnetic Suite 17, релиз которого заявлен на начало 2016 года, обещает значительное расширение и обновление функционала. Могу сказать, что будут добавлены крайне интересные опции, которые я спешу протестировать перед написанием более развернутой статьи по обновлениям. На некоторые недостатки программного обеспечения мы указывали нашим коллегам на одной из конференций ANSYS, есть сведения, что необходимые функции появятся у ANSYS Maxwell в решателе Eddy Current.

В соответствие с опубликованной официальной информацией предлагаю в тезисном изложении ознакомиться с кратким перечнем обновления ANSYS Maxwell и ANSYS Simplorer. По моим сведениям, этот список далеко не полный, поэтому следите за обновлениями.

ANSYS Maxwell R17

Конфигурация лицензий.

Начиная с новой версии, ANSYS RMxprt и ANSYS PExprt становятся частью ANSYS Maxwell:

• ANSYS Maxwell 2D (включает RMxprt и PExprt)
• ANSYS Maxwell 3D QS (включает RMxprt и PExprt)
• ANSYS Maxwell 3D (включает RMxprt и PExprt)

Единое окно Electronics Desktop для всех продуктов электромеханики.

К данному решению по объединению интерфейсов ANSYS Simplorer, Maxwell, Maxwell circuit Editor, RMxprt, Q3D, HFSS придётся привыкнуть. Более того, старые проекты, например, ANSYS Maxwell, ANSYS Simplorer, придётся импортировать в Electronics Desktop, который имеет собственное расширение файлов. Пока нельзя сказать возможно ли будет раздельное использование расчётных модулей “по-старинке”.

Time Decomposition Method. Значительное увеличение производительности нестационарного решателя в ANSYS Maxwell.

В обновлении нам предстоит познакомиться с новым методом TDM в нестационарном решателе ANSYS Maxwell и оценить его производительность в расчётах. Разработчик заявляет о x10 кратном увеличении производительности решателя за счёт принципиально новой технологии параллельных вычислений. Идея нового метода в декомпозиции расчётной области вдоль оси времени, что позволит производить одновременное решение шагов интегрирования на подобластях вместо последовательного.

Вероятно, это станет более простым выходом из положения, чем реализация DMP метода параллельных вычислений. На момент написания статьи, по этому методу больше вопросов чем ответов, вероятно к этой технологии есть масса ограничений в использовании. Пользователям высокопроизводительных кластерных вычислителей данная новость должна быть особенно интересна, ведь ранее нестационарные задачи решались только в SMP. А также разработчик заявляет о возможности использовать сервисы облачных вычислений. Безусловно, TDM крайне необходимая и давно ожидаемая в той или иной реализации опция.

 Основные замечания:

• TDM доступен для любого типа нестационарных задач, электрические машины, трансформаторы, электромагниты, включая вихревые токи, нелинейные материалы, потери в стали.
• Использование TDM не ведёт к потере точности вычислений и полностью соответствуют результатам, полученным классическим последовательным решением нестационарной задачи.
• Ускорение заметно для любого вида аппаратной конфигурации.
• Включается с использованием лицензий ANSYS Electronics HPC.

Быстрое достижение установившегося режима в нестационарном решении.

В ранних версиях пользователи уже имели возможность познакомиться с возможностями нестационарного решателя быстро достигать установившегося режима в магнитных задачах с значительными временными константами и наличием постоянного и очень медленно уменьшающегося компонента магнитного потока.  Этот функционал можно было использовать только путём подключения внешней схемы из Maxwell Circuit Editor, что было крайне неудобно. В новой версии в диалоговом меню настроек решателя у пользователей появится возможность задействовать опцию Fast Reach Steady State и даже использовать её совместно с технологией параллельного вычисления TDM.

Данная техника ускорения расчёта посредством быстрого достижения стационарного состояния работает и для электрических машин. Вероятно, в таком случае необходимо выполнить условие фиксированной скорости машины для исключения механического переходного процесса.

Моделирование скоса паза ротора электрических машин в ANSYS Maxwell 2D.

В новой версии на уровне интерфейса реализована возможность учёта скоса паза ротора для моделей электрических машин в плоскопараллельной постановке задачи. Данный метод был известен и для ранних версий, но для этого приходилось проводить серию расчётов и проводить соответствующую постобработку. Приведенный рисунок поясняет идею метода приближения сегментированного ротора к оригинальному скосу паза.

Размагничивание и намагничивание магнитных материалов.

Новые возможности ожидают пользователей при работе с моделями при исследовании процессов намагничивания и размагничивания:

• Намагничивание магнита в его реальных условиях намагничивания.
• Использование множества намагниченных элементов для исследования в другом проекте.

• Определение состояния размагниченного магнита в конкретной модели.
• Использование множества размагниченных элементов для исследования в другом проекте.

Междисциплинарные задачи. Акустика и вибрация.

В продолжении темы междисциплинарного анализа вибраций и акустики разработчики добавили возможность проводить подобные исследования и для решателя Eddy Current. На нашем сайте без труда можно найти несколько публикаций по акустическому и вибрационному анализу электрической машины. Отличие в том, что в ранних версиях подобную задачу можно было решить только в нестационарной постановке магнитной задачи в ANSYS Maxwell.

Междисциплинарные задачи. Температурнозависимые свойства магнитной проницаемости и проводимости в связке с ANSYS Fluent.

Новый функционал предлагает использовать ANSYS Fluent с возможностью вызова “на лету” ANSYS Maxwell для поэлементного обновления данных свойств материалов по магнитной проницаемости и проводимости. Данная возможность предполагает получение более качественного решения задач индукционного нагрева и задач магнитного перемешивания жидкого металла. На анимации можно наблюдать как изменяется уровень проводящей жидкости в ANSYS Fluent и как обновляются вычисленные потери в ANSYS Maxwell.

Модели пониженного порядка e-Model. HiL\SiL моделирование в реальном времени.

Пользователи платформ, работающих в режиме реального времени и предназначенных для разработки систем управления могут экспортировать в них эквивалентные модели e-Model, сгенерированные на основе нестационарного анализа в ANSYS Maxwell.

Подобная идея уже дано была реализована в связке ANSYS Simplorer – ANSYS Maxwell, но на основании магнитостатического параметрического исследования. Соответственно ANSYS Simplorer дополнился новой опцией импорта эквивалентной модели (transient). Данный метод извлечения эквивалентных схем из конечноэлементных моделей электрических машин является более гибким и более эффективным, существенно сокращает время вычисления, так как 2D/3D нестационарное решение заменяет серию параметрических расчетов с созданием геометрической модели и перестроением сетки при каждом угле поворота.

В новой версии существующие модели извлечения эквивалентных схем (электрические машины) дополнились моделями для трансформаторов и электромеханических аппаратов с линейным перемещением элементов модели.

Нестационарные модели ANSYS Maxwell под управлением Mathworks Simulink®.

 Начиная с релиза этого года, пользователи смогут управлять конечноэлементными моделями ANSYS Maxwell напрямую из Mathworks Simulink®. Реализуется данная связь таким же образом, что и связь со схемами ANSYS Simplorer или Maxwell Circuit Editor.