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COMSOL MULTIPHYSICS 5.2a - PRINCIPALI NOVITÀ DELLA RELEASE

Aggiornamenti dell'AC/DC Module

Agli utenti dell'AC/DC Module, COMSOL Multiphysics® versione 5.2a offre il modello di Jiles-Atherton per la modellazione realistica di dispositivi come nuclei per trasformatori e motori elettrici, una condizione al contorno di schermatura magnetica aggiornata per supportare i materiali non lineari con effetti di saturazione magnetica e una migliore funzione per bobine, tanto per citarne alcuni. Gli aggiornamenti dell'AC/DC Module sono descritti in dettaglio qui di seguito.

Modello di Jiles-Atherton per materiali con isteresi

Il modello di Jiles-Atherton per l'isteresi acquisisce proprietà importanti dei materiali ferromagnetici per modellare realisticamente dispositivi come nuclei per trasformatori e motori elettrici. Questa funzione è disponibile nell'interfaccia fisica Magnetic Fields (potenziale magnetico vettore ), nell'interfaccia Magnetic Fields, No Currents (potenziale magnetico scalare) e nell'interfaccia Rotating Machinery, Magnetic. Inoltre, supporta la modellazione di isteresi completamente anisotropa (vettore).

Percorso della Application Library con un esempio che illustra l'utilizzo del modello di Jiles-Atherton per materiali con isteresi:

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling

Vedi esempio »

Schermatura magnetica con effetti di saturazione

La condizione al contorno Magnetic Shielding è stata migliorata con l'aggiunta del supporto per la modellazione di saturazione magnetica utilizzando una curva BH non lineare. È disponibile nell'interfaccia fisica Magnetic Fields (potenziale magnetico vettore ), nell'interfaccia Magnetic Fields, No Currents (potenziale magnetico scalare) e nell'interfaccia Magnetic and Electric Fields (potenziale magnetico vettore e potenziale elettrico scalare). L'effetto è importante nella progettazione di schermature sottili ad alta permeabilità per componenti elettronici sensibili, ad esempio un tubo fotomoltiplicatore. Queste schermature si saturano facilmente e sopra il limite di saturazione l'efficienza della schermatura scende notevolmente.

L'immagine mostra una schermatura sferica in supermalloy nichel-acciaio di raggio pari a 0,5 m e spessore di 0,5 mm che viene sottoposta ad un flusso magnetico verticale uniforme di 0,95 mT. I grafici mostrano la distribuzione di densità di flusso magnetico. Il grafico di superficie nella metà di destra della sfera (rimossa e spostata a scopo di visualizzazione) mostra la densità di flusso magnetico all'interno dello strato di supermalloy nichel-acciaio. Il grafico di superficie nella metà di sinistra della sfera (rimossa e spostata a scopo di visualizzazione) mostra la permeabilità relativa differenziale nello strato indicante il livello di saturazione, che va da 100% saturato (1) vicino al piano intermedio orizzontale al non-saturo (valori elevati) in alto e in basso.

La condizione al contorno Magnetic Shield modella le capacità schermanti di una sfera in supermalloy nichel-acciaio . La condizione al contorno Magnetic Shield modella le capacità schermanti di una sfera in supermalloy nichel-acciaio .
La condizione al contorno Magnetic Shield modella le capacità schermanti di una sfera in supermalloy nichel-acciaio .

Funzioni Coil uniformate, aggiornate e migliorate

Le funzioni Single-Turn Coil e Multi-Turn Coil nelle interfacce fisiche Magnetic Fields e Magnetic and Electric Fields sono state unite in una singola funzione denominata Coil. Questo offre un flusso di lavoro più snello e una maggiore flessibilità:

  • Il passo di preprocessing Coil Geometry Analysis può ora gestire bobine 3D a conduttore singolo (in precedenza "Single-Turn"), per modellare conduttori di forma arbitraria come fonti di eccitazione per le interfacce magnetiche, con migliori proprietà di convergenza rispetto al "Single-Turn Coil".
  • La funzione Coil Geometry Analysis supporta ora le bobine sui contorni, oltre alle bobine sui domini.
  • Le bobine "Single-conductor" eccitate in tensione possono ora essere risolte negli studi dipendenti dal tempo (nell'interfaccia fisica Magnetic Fields).
  • Le bobine "Single-conductor" applicano ora l'eccitazione come un campo elettrico esterno, generando campi elettrici realistici nell'intera geometria.
Una bobina "multi-turn" sottile, corrugata e operante in DC, con sezione trasversale non uniforme, è modellata applicando la nuova funzione Coil ad un contorno. Il grafico mostra la densità e la direzione della corrente superficiale sul contorno della bobina, così come la densità di flusso magnetico sia nel piano intermedio orizzontale (sezione 2D spostata) che come frecce nel piano intermedio verticale. Una bobina "multi-turn" sottile, corrugata e operante in DC, con sezione trasversale non uniforme, è modellata applicando la nuova funzione Coil ad un contorno. Il grafico mostra la densità e la direzione della corrente superficiale sul contorno della bobina, così come la densità di flusso magnetico sia nel piano intermedio orizzontale (sezione 2D spostata) che come frecce nel piano intermedio verticale.
Una bobina "multi-turn" sottile, corrugata e operante in DC, con sezione trasversale non uniforme, è modellata applicando la nuova funzione Coil ad un contorno. Il grafico mostra la densità e la direzione della corrente superficiale sul contorno della bobina, così come la densità di flusso magnetico sia nel piano intermedio orizzontale (sezione 2D spostata) che come frecce nel piano intermedio verticale.
Vedi esempio »

Terminale di dominio

È ora possibile utilizzare la funzione Terminal a livello di dominio nelle interfacce fisiche Electric Currents ed Electrostatics. Questo è comodo per elettrodi dalla geometria complessa, che richiederebbero la selezione di molti contorni quando si utilizza un terminale a livello di contorno. Le incognite per il potenziale elettrico all'interno del dominio selezionato per il terminale non sono risolte, ma piuttosto sostituite da una variabile. Ciò è utile per la modellazione di elettrodi con uno spessore finito modellato nella geometria.

Il modello Capacitor Tunable nella Application Library AC/DC è stato aggiornato per l'uso del nuovo terminale di dominio, riducendo la selezione da oltre 50 contorni a un singolo dominio. Il modello Capacitor Tunable nella Application Library AC/DC è stato aggiornato per l'uso del nuovo terminale di dominio, riducendo la selezione da oltre 50 contorni a un singolo dominio.
Il modello Capacitor Tunable nella Application Library AC/DC è stato aggiornato per l'uso del nuovo terminale di dominio, riducendo la selezione da oltre 50 contorni a un singolo dominio.

Output della matrice di capacità mutue (SPICE)

Due nuove opzioni nell'elenco Transformation della funzione Global Matrix Evaluation consentono di commutare tra una matrice di capacità di Maxwell e una matrice di capacità reciproca (anche detta matrice di capacità SPICE). La matrice di capacità di Maxwell è in genere l'output diretto di una simulazione del campo elettrostatico, mentre la matrice di capacità reciproca SPICE è più adatta per l'uso nella simulazione di un circuito. Questa funzione è disponibile dopo aver eseguito uno sweep sui terminali per simulazioni di elettrostatica. Le nuove opzioni vengono aggiunte all'elenco delle trasformazioni già disponibili, e comprendono le conversioni tra matrici di ammettenza (Y), impedenza (Z) e parametri S (S).
Le nuove opzioni per la conversione tra i due formati comunemente utilizzati per le matrici di capacità. Le nuove opzioni per la conversione tra i due formati comunemente utilizzati per le matrici di capacità.
Le nuove opzioni per la conversione tra i due formati comunemente utilizzati per le matrici di capacità.

Tutorial aggiornato: Vector Hysteresis Modeling

Questo modello di benchmark riproduce il Testing Electromagnetic Analysis Method (TEAM) Problem 32, che valuta i metodi numerici per la simulazione di isteresi magnetica anisotropa. Un nucleo di ferro laminato con isteresi è soggetto a un campo magnetico variabile nel tempo generato da due bobine. Il modello di Jiles-Atherton (ora disponibile nell'interfaccia Magnetic Fields) viene usato per simulare la risposta del materiale, che riproduce i dati numerici e sperimentali pubblicati.

Le bobine sono eccitate da sorgenti di tensione in AC, con sfasamento di 90 gradi, creando un campo magnetico rotante in alcune regioni del nucleo. Il campo magnetico applicato è prevalentemente orientato nel piano xy, mentre il materiale è anisotropo e così reagisce diversamente ai campi applicati lungo la direzione x o y.

È necessario un modello di isteresi vettoriale per simulare accuratamente il campo dipendente dal tempo; il comportamento isteretico viene visualizzato tracciando la densità di flusso magnetico in funzione del campo magnetico durante un ciclo AC (corrispondente a un ciclo di isteresi). Viene utilizzato un solutore diretto (PARDISO) al posto del solutore iterativo predefinito quando viene applicata la funzione Gauge Fixing for A-Field.

Percorso della Application Library:

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling

Modello di isteresi vettoriale con (in senso orario dall'alto a sinistra) i diagrammi della densità di flusso magnetico, la curva di isteresi, l'inquinamento armonico della tensione indotta e il diagramma Bx vs By di flusso magnetico. Modello di isteresi vettoriale con (in senso orario dall'alto a sinistra) i diagrammi della densità di flusso magnetico, la curva di isteresi, l'inquinamento armonico della tensione indotta e il diagramma Bx vs By di flusso magnetico.
Modello di isteresi vettoriale con (in senso orario dall'alto a sinistra) i diagrammi della densità di flusso magnetico, la curva di isteresi, l'inquinamento armonico della tensione indotta e il diagramma Bx vs By di flusso magnetico.