 |
Этап 1. Подготовка модели (Preprocessing)
|
|
|
|
1. Определение имени ( Jobname) и заголовка задачи ( Title)
Для определения имени модели необходимо выбрать в меню утилит пункт Change Jobname:
UM>File>Change Jobname.
На экране появится окно диалога с приглашением «Enter new jobname» (введите новое имя задачи) (рис. 3.3).
|
Рис. 3.3. Определение имени модели
Для приведенного примера имя модели было задано Open_type (с англ. «Открытый тип»).
2. Задание параметров модели (Define parameters to be used geometry and load input)
Задать скалярные параметры модели можно при помощи пункта меню утилит UM>Parameters>Scalar Parameters (рис. 3.4).
Параметры представляют собой именованные переменные, имя которых задает пользователь. Имя параметра может иметь достаточно большую длину, однако пробелы в названии параметра не допускаются, имя параметра обязательно должно начинаться с буквы латинского алфавита, т.е. имя параметра записывается в соответствии с правилом написания идентификаторов.
|
Рис. 3.4. Задание скалярных параметров модели
Применительно к рассматриваемому примеру исследования линейного магнитоэлектрического двигателя в поле ввода «Selection» окна Scalar Parameters последовательно заносятся параметры модели в соответствии с рис. 3.1, б (рис. 3.5).
|
| D1=90e-3 | D10=10e-3 |
| D2=10e-3 | D11=20e-3 |
| D3=25e-3 | DVOZ=15e-3 |
| D4=20e-3 | H1=25e-3 |
| D5=36e-3 | H2=20e-3 |
| D6=18e-3 | H3=45e-3 |
| D7=5e-3 | H4=5e-3 |
| D8=10e-3 | H5=3e-3 |
| D9=25e-3 | HVOZ=15e-3 |
Рис. 3.5. Геометрические параметры модели
После нажатия кнопки «Accept» параметр переносится в поле «Items». Все введенные значения можно просмотреть, используя полосу вертикальной прокрутки. При нажатии на клавишу «Delete» удаляется выделенная курсором переменная.
Принятым способом упрощается задание координат прямоугольных областей расчетной модели, однако программа ANSYS позволяет также вводить численные значения координат непосредственно при построении геометрии модели (пункт 5, <Preprocessor>-Modeling-). Решение каким из способов задания параметров модели воспользоваться при решении той или иной задачи принимает пользователь.
|
|
|
3. Определение типов и свойств конечных элементов (КЭ)
Тип и свойства КЭ определяются последовательностью операций
MM>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete.
В открывшемся окне «Element Type» необходимо нажать кнопку «Add» - и добавить в модель выбранный тип конечных элементов из списка рекомендуемых для данного класса задач (рис. 3.6). При нажатии на кнопку Options в поле ключа К3 указать опцию Plane Strain, т.е. тип решаемой задачи - плоскопараллельный (см. пример 4).
|
Рис. 3.6. Задание типа конечных элементов
4. Определение свойств используемых в модели материалов.
В состав магнитной системы в соответствии с рис. 3.1, б входят магнитопровод и насадка (относительная магнитная проницаемость стали 
), обмотка (относительная магнитная проницаемость меди 
). Кроме этого для исследование распределения магнитного поля в окружающем пространстве необходимо задать воздушную среду (относительная магнитная проницаемость воздуха 
).
Для задания свойств материалов необходимо перейти в окно «Define Material Model Behavior» (Окно определения поведения материалов модели, рис. 3.7) командой
MM>Preprocessor>Material Props>Material Models.
Добавление материалов в модель осуществляется в пункте меню Material>New Model ( см. пример 4 ).
Учитывая что, в рассматриваемом примере модель обмотки включает две области, в которых направление тока является различным (ток входит и выходит из плоскости модели) целесообразно для моделирования обмотки использовать две отдельных расчетных области.
|
Рис. 3.7. Задание магнитных свойств материалов модели
Свойства материалов необходимо задать в соответствии с табл. 3.1.
|
|
|
5. Построение геометрии модели
Геометрию данной модели удобно строить на основе прямоугольных областей, задаваемых двумя вершинами, при этом сложные области модели необходимо разбить на более мелкие прямоугольные области. Насадку представляет собой усеченный конус, поэтому для ее построения необходимо использовать трапецию.
Таблица 3.1
Свойства материалов модели
| Номер мате-риала | Материал | Значение параметра |
Стальной магнитопровод (электротехническая сталь)
Относительная магнитная проницаемость 
Electromagnetics>Relative Permeability >Constant
| MURX=2000 | |
Воздушное пространство (воздух)
Относительная магнитная проницаемость 
Electromagnetics>Relative Permeability >Constant
| MURX=1 | |
Медь – область обмотки намагничивания №1
Относительная магнитная проницаемость 
Electromagnetics>Relative Permeability >Constant
| MURX=1 | |
| Медь – область обмотки намагничивания №2
Относительная магнитная проницаемость
Electromagnetics>Relative Permeability >Constant
| MURX=1 |
Построение прямоугольных областей (рис. 3.8) производится с помощью команды
MM>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Rectangle>By Dimensions.
Рис. 3.8. Построение геометрии модели
Для того чтобы построить насадку необходимо указать вершины трапеции командой (с помощью клавиши мыши)
MM>Preprocessor>Modeling>Create>Keypoints>On Working Plane.
Чтобы объединить точки в расчетную область необходимо воспользоваться командой
MM>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Arbitary>Through KPs
Далее необходимо выбрать выставленные на рабочей области точки таким образом, чтобы получилась трапеция.
Таблица 3.2
Последовательность ввода геометрических параметров модели
| № п/п | X1 | X2 | Y1 | Y2 |
| D1 | H1 | |||
| D2 | D2+D3 | H4 | H1 | |
| D2+D3+D4 | D1-D2 | H4 | H1 | |
| D5 | D5+D6 | H5 | ||
| D2+D3+D7 | D2+D3+D7+D8 | H5 | H1 | |
| -Dvoz | D1+Dvoz | -Hvoz | H1+H3+Hvoz | |
| Насадка задается по точкам | ||||
| 1ая точка | D9 | H1 | ||
| 2ая точка | D9+D10 | H1+H3 | ||
| 3ая точка | D9+D10+D11 | H1+H3 | ||
| 4ая точка | D9+D10+D11+D10 | H1 |
Результатом выполнения указанной выше последовательности (табл. 3.2) команд является построенная геометрия модели (рис. 3.9).
 |
Рис. 3.9. Магнитная система открытого типа в программе ANSYS
На следующем этапе необходимо убрать перекрытие прямоугольников; данная операция выполняется командой:
|
|
|
MM>Preprocessor>Modeling>Operate>Overlap>Areas.
В открывшемся окне Overlap Areas необходимо нажать на кнопку «Pick All» (убрать перекрытия всех областей).
Необходимо выбрать отдельные области и объединить их по свойствам материалов (сталь, медь и воздух) командой (расшифровать), для чего воспользуемся командой
MM>Preprocessor>Modeling>Operate>Add>Areas
и последовательно выбираем однородные области левой клавишей мыши.
6. Присвоение атрибутов областям модели
Для определения атрибутов модели используется команда
MM>Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Areas.
В окне графического вывода необходимо выделить область (кликнуть клавишей мыши), моделирующую сталь (на рис. 3.10 область отмечена А1) и нажать «Apply». Подобным образом зададим атрибуты для областей моделирующих зоны воздушного пространства (А2) и обмоток (А3, А4), указывая в окне «Area Attributes» номера материалов в соответствии с рис. 3.10. После задания последней области в окне «Area Attributes» нажать кнопку «OK».
Области модели в соответствии с магнитными свойствами могут быть выделены цветом (рис. 3.10)
UM>PlotCtrls>Numbering.
В открывшемся окне «Plot Numbering Controls» всписке поля Elem/Attrib numbering необходимо выбрать пункт Material numbers. Нажмите «OK».
7. Разбивка на конечные элементы.
Разбивка модели на конечные элементы выполняется командой
MM>Preprocessor>Meshing>Mesh> Areas>
Free.
В открывшемся окне необходимо нажать на кнопку «Pick All». Результат разбивки модели на конечные элементы приведен на рис. 3.11.
Определение плотности разбиения рабочих областей на конечные элементы является одной из ключевых задач, решение которой напрямую связано с точностью полученных результатов. Программа ANSYS реализует несколько уровней детализации конечных элементов от «10 coarser – грубая сетка» до «1 finer – хорошая сетка» (см. пример 4).
Рис. 3.11. Разбиение расчетной области на
конечные элементы
9. Задание плотности тока по области обмоток
Общий алгоритм задания тока в обмотке модели сводится к последовательному указанию для каждой области плотности тока с указанием действующего значения тока, направления тока вдоль оси z, площади занимаемой обмоткой и коэффициента заполнения по меди.
|
|
|
Для выбора конечных элементов принадлежащих первой области обмотки
(рис. 3.12, материал 3) необходимо воспользоваться командой из меню утилит:
UM>Select>Entities. В появившемся меню Select Entities выбираем:
в первой строке необходимо выбрать «Elements» (Элементы),
во второй «By Attributes» (по атрибутам).
При этом в окне «Select Entities» появится дополнительное поле для ввода номера материала, в которое необходимо ввести номер материала 3. Нажмите «OK».
Задать плотность тока в обмотке можно командой:
MM>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Magnetic>Excitation>Curr Density>On Elements.
В открывшемся окне Apply JS on Elems (рис. 3.12) нажмите кнопку Pick All. Откроется окно Apply JS on Elems (рис. 3.12), в поле Curr density value которого необходимо указать плотность тока: 2225/(D3*H2), где ампер-витки Iw =2225 А; (D3*H2) – площадь занятая первой обмоткой, мм2. Нажмите «Ok».
Подобным образом задается плотность тока во второй области обмотки (материал 4), но в этом случае плотность тока принимается с противоположным знаком: - 2225/(D3*H2).
Для того чтобы снова выделить все области магнитной системы необходимо воспользоваться командой
UM>Select>Everything.
10. Задание граничных условий
На границе модели (воздушное пространство) задается условие параллельности линий магнитного потока. Для этого необходимо воспользоваться командой
MM>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary> Vector Poten> Flux Par’l >>On Lines
Далее в графическом окне необходимо выделить с помощью клавиши мыши периметр модели и задать на границе модели нулевое значение векторного магнитного потенциала А (рис. 3.13).
 |
В результате по периметру модели появятся обозначения векторного магнитного потенциала «А». Команда:
MM>Preprocessor>Loads>Define Loads>Apply>Magnetic>Boundary> Vector Poten>
позволяют также задать конкретные значения векторного магнитного потенциала в узлах, на линиях, в областях модели.
По умолчанию на внешней границе области моделирования действует условие перпендикулярности линий магнитного потока линиям границы.
10. Расчет модели (Solutuion).
Параметры расчета модели можно настроить в пункте Solution главного меню.
В списке Analysis Type в пункте меню New Analysis можно настроить тип анализа:
· Static (статический);
· Harmonic (гармонический);
· Transient (переходный).
В списке Solve находятся команды, позволяющие начать расчет. Для запуска расчета текущей задачи необходимо выбрать пункт меню
MM>Solve>Current LS.
При успешном запуске откроется окно с сообщением Solution is done.
11. Просмотр результатов расчета
|
|
|
Для построения эквипотенциальных линий магнитного поля можно воспользоваться командой
MM>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>2D Flux Lines.
Окно настройки графического вывода позволяет изменять количество эквипотенциальных линий магнитного поля по параметру Number of contour lines (по умолчанию количество линий равно 27). Нажмите «OK».
Результаты расчета приведены на рис. 3.14.
 |
Распределение модуля вектора магнитной индукции и модуля вектора напряженности магнитного поля внутри магнитной системы можно получить командой MM>General Postproc>Plot Results>-Contour Plot>Nodal Solu
выбрав в открывшемся окне соответственно BSUM или HSUM.
|
|
|
I. ПОДГОТОВКА К МАНИПУЛЯЦИИ
I. Системы массового обслуживания и их применение при моделировании средств вычислительной техники.
I. Хранение желудей и подготовка их к посеву
I.ПОДГОТОВКА К МАНИПУЛЯЦИИ.
I.ПОДГОТОВКА К МАНИПУЛЯЦИИ.
I.ПОДГОТОВКА К МАНИПУЛЯЦИИ.
II. Моделирование образовательной среды
II. Получение, отправление и подготовка договоров
III. Имитационное моделирование систем массового обслуживания.
Pull- и Push-модели коммуникации Internet
