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应用案例 | 多物理场仿真准确预测电机性能

2018/2/1    来源:互联网        
关键字:多物理场  仿真  电机  
在对众多物理场相互作用的设计性能进行预测时,多物理场仿真起着至关重要的作用。ANSYS拥有众多多物理场解决方案可用于洞察相关问题。

    在对众多物理场相互作用的设计性能进行预测时,多物理场仿真起着至关重要的作用。ANSYS拥有众多多物理场解决方案可用于洞察相关问题:例如用于弱或强耦合系统(单向或双向)的热与流体力/结构位移研究的流固耦合(FSI)功能。电机中的多物理场相互作用包括电磁损耗和热管理:

    ·磁性材料的磁场能够对材料进行加热。采用低频仿真工具(本例中为ANSYS Maxwell)可以预测热损耗。

    ·热量得到扩散,通过空气、水或同时通过二者使系统得到冷却。采用CFD工具(ANSYS Fluent)可以仿真热管理。

    ·热管理性能可以影响磁性材料的温度,进而影响电机性能。

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    观看ANSYS Maxwell与ANSYS Fluent之间进行耦合的逐步演示。

    如果进行单物理场仿真,则只能假定(但不确定)磁性材料的温度,这有可能导致电机性能预测错误。本例中误差高达18%。

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    此视图为电机模型截面,其中包括定子、转子、磁体以及水冷却用的管子。

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    ANSYS Maxwell可用于计算电机的电磁性能。此图显示了磁性材料的热损耗。气冷却和水冷却系统(图中未显示)能够抽取所产生的热量,以确保电机正常运行。

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    在该仿真中,ANSYS Fluent可用于计算电机磁性材料的温度以及周围冷却液(冷却水)的温度。ANSYS Maxwell则可用于计算磁性材料的热损耗。热损耗在ANSYS Fluent中被定义为能源。

    如果不连接相应工具,管理此类仿真会变得比较复杂。ANSYS提供业界领先的解决方案可用于解决这一挑战:

    ·2D还是3D? ANSYS Maxwell低频仿真可以在2D或3D模式下执行。无论您采取哪种策略,都可以将热损耗映射到ANSYS Fluent中的3D CFD仿真。

    ·稳态还是非稳态? 热管理仿真的时间尺度远大于电机时间尺度(秒与毫秒的差别)。单纯执行完全耦合的非稳态多物理场仿真在时间方面让人无法接受。解决方法是运行非稳态的Maxwell低频仿真,用时间平均法处理热损耗,然后在ANSYS Fluent中执行稳态CFD仿真。

    ·如何轻松管理多物理场仿真? 将信息从一个物理场求解器发送到另一个、然后根据需要加入结果可能会让人望而生畏。ANSYS Workbench可以通过自动执行这些复杂的任务轻松解决这些难题。只需将关键仿真工具拖放到ANSYS Workbench环境窗口即可创建多物理场仿真。

责任编辑:张纯子
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