support@comsol.com
Aggiornamenti dell'AC/DC Module
Per gli utenti dell'AC/DC Module, la versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® include una migliore usabilità per la modellazione di macchine elettriche, nuove interfacce multifisiche per la magnetoidrodinamica e funzionalità estese e migliorate per l'estrazione di parametri concentrati.
Array di magneti per macchine elettriche
La nuova funzione Magnet può essere utilizzata per modellare un dominio magnetizzato o un modello regolare di domini magnetizzati. La direzione della magnetizzazione può essere specificata mediante un'espressione matematica o semplicemente selezionando i contorni dei poli North e South. La funzione include funzionalità specifiche che facilitano l'impostazione di matrici di Halbach e di modelli di rotore complicati.
La funzione Magnet si presenta in due forme:
- Una funzione Nonconducting Magnet per le interfacce Rotating Machinery, Magnetic e Magnetic Fields, No Currents.
- Una funzione Conducting Magnet per le interfacce Rotating Machinery, Magnetic e Magnetic Fields.
La funzione Conducting Magnet consente di applicare l'isolamento elettrico ai contorni interni, facilitando così il calcolo delle correnti circolanti e delle perdite nei magneti segmentati. Inoltre, supporta la sottofunzione Loss Calculation. Entrambe le forme supportano le relazioni costitutive della Remanent flux density e del Nonlinear permanent magnet. Questa nuova funzione è visibile nei seguenti modelli:
- generator_2d
- linear_motor_2d
- one_sided_magnet
- permanent_magnet
- pm_motor_2d_introduction
- pm_motor_3d
- rotating_machinery_3d_tutorial
- sector_generator_3d
- static_field_halbach_rotor_3d
Layout di avvolgimenti per motori elettrici
La funzione Multiphase Winding è utilizzata per modellare gli avvolgimenti del motore nella forma di uno schema regolare di bobine, come si usa tipicamente nella modellazione dei motori elettrici in 2D. All'interno di questo schema, una bobina o un gruppo di bobine che trasportano la stessa corrente con lo stesso angolo di fase viene comunemente chiamata phase. La funzione Multiphase Winding semplifica l'eccitazione di un sistema di fasi multiple, imponendo una disposizione standard degli avvolgimenti. La funzione rileva automaticamente le configurazioni non coerenti. Per i casi che non seguono uno schema standard, la funzione supporta una configurazione di layout User Defined.
La funzione Multiphase Winding supporta la sottofunzione Loss Calculation per la determinazione automatica delle perdite resistive. È disponibile per l'interfaccia fisica Rotating Machinery, Magnetic quando si lavora in 2D. È possibile vedere questa nuova funzione nel modello già esistente Permanent Magnet Motor in 2D.
Funzione Passive Conductor per Magnetic Fields e Rotating Machinery
La funzione Passive Conductor nelle interfacce Magnetic Fields e Rotating Machinery, Magnetic consente di imporre l'isolamento elettrico sui contorni interni, facilitando il calcolo delle correnti circolanti e delle perdite nei conduttori segmentati. Questa funzione presenta molte analogie con la funzione Conducting Magnet, ma si distingue per il fatto che supporta solo le relazioni costitutive B-H che non includono la magnetizzazione, ovvero Relative permeability, B-H Curve ed Effective B-H curve. Come la funzione Conducting Magnet, la funzione Passive Conductor supporta la sottofunzione Loss Calculation, utilizzata per determinare le perdite resistive. Il modello Rotating Machinery 3D Tutorial illustra questa nuova funzione.
Modelli aggiornati dei materiali magnetostrittivi
L'accoppiamento multifisico Magnetostriction è stato suddiviso in un accoppiamento Nonlinear Magnetostriction e un accoppiamento Piezomagnetic Effect (quest'ultimo è noto anche come linear magnetostriction).
Insieme a questi nuovi accoppiamenti multifisici, sono state introdotte due nuove varianti dell'Ampère’s Law (Ampère’s Law, Nonlinear Magnetostrictive e Ampère’s Law, Piezomagnetic) e due nuove interfacce multifisiche (Nonlinear Magnetostriction e Piezomagnetic Effect). Le nuove interfacce multifisiche si basano su un accoppiamento tra le interfacce Magnetic Fields e Solid Mechanics. La nuova funzione Ampère’s Law, Nonlinear Magnetostrictive supporta la sottofunzione Loss Calculation. Questa sottofunzione consente di determinare automaticamente le perdite resistive e magnetiche nel ferro laminato, utilizzando modelli di perdita empirici come Steinmetz o Bertotti.
Una nuova relazione costitutiva, Analytic magnetization curve, è disponibile nella funzione ordinaria Ampère’s Law (se il Material type di questa funzione è stato impostato su Solid). I nuovi accoppiamenti multifisici, le funzioni dell'Ampère’s Law e la relazione costitutiva sono disponibili con le interfacce Magnetic Fields e Rotating Machinery, Magnetic. Gli accoppiamenti e le funzioni dedicate richiedono l'AC/DC Module insieme a uno tra Structural Mechanics Module, Acoustics Module o MEMS Module. La nuova relazione costitutiva richiede solo l'AC/DC Module. È possibile esplorare questi aggiornamenti magnetostrittivi nel modello Nonlinear Magnetostrictive Transducer.
Sezione del filo della bobina dal fattore di riempimento delle fessure
Per la funzione Coil, il modello di conduttore Homogenized multiturn è stato aggiornato con nuove impostazioni spesso necessarie per la modellazione dei motori elettrici. L'area della sezione trasversale dei fili della bobina può ora essere derivata dal fattore di riempimento delle fessure dello statore (noto anche come Filling factor delle fessure). Lo spessore dei fili viene quindi ricavato dall'area dei domini selezionati e dalla quantità relativa di rame desiderata nella sezione trasversale della bobina. Potete visualizzare questa nuova funzione nel modello Permanent Magnet Motor in 2D.
Calcoli della matrice di impedenza che includono i conduttori passivi
La funzione Passive Conductor dell'interfaccia Magnetic Fields, Currents Only è una versione semplificata della funzione Conductor dell'interfaccia. È destinata a essere utilizzata per il calcolo delle matrici di impedenza ed è assegnata a domini elettricamente conduttori che non sono attivamente eccitati o terminati, ma che possono trasportare correnti parassite. In genere non ha condizioni al contorno terminali o di terra e non genera alcuna voce nella matrice di impedenza. La funzione supporta una sottofunzione Electric Insulation per la modellazione di sottili strati elettricamente isolanti sui contorni interni. Ciò facilita il calcolo delle correnti circolanti e delle perdite nei conduttori segmentati.
Electric Circuit Extraction
Il componente aggiuntivo Circuit Extractor converte matrici di quantità a parametri concentrati in circuiti elettrici. Questi circuiti possono essere utilizzati come rappresentazione a parametri concentrati di un dispositivo elettromagnetico. In genere, un modello a elementi finiti viene sottoposto a uno studio Source Sweep e vengono estratte le matrici a parametri concentrati. Queste matrici vengono poi inviate al componente aggiuntivo Circuit Extractor. Una volta convalidato, il circuito può essere utilizzato come rappresentazione a parametri concentrati nei casi in cui il modello a elementi finiti sarebbe troppo impegnativo dal punto di vista computazionale. Questo metodo può essere visto come una forma di modellazione di ordine ridotto (ROM) basata sulla fisica.
Le interfacce Electric Currents, Electrostatics ed Electrostatics, Boundary Elements producono ora matrici di capacità (e resistenza) in un formato direttamente compatibile con il componente aggiuntivo Circuit Extractor. L'interfaccia Magnetic and Electric Fields ora supporta i tipi di studio Stationary Source Sweep e Frequency Domain Source Sweep e genera matrici di impedenza, resistenza e induttanza in un formato compatibile con il componente aggiuntivo Circuit Extractor. Lo stesso Circuit Extractor è stato esteso per supportare le matrici di impedenza e può essere visualizzato nei modelli Circuit Extractor ed Extracting Electrical Circuits from Electromagnetic Simulations.
Modellazione della magnetoidrodinamica
La nuova interfaccia multifisica Magnetohydrodynamics è utilizzata per accoppiare la fluidodinamica con i campi elettromagnetici e può essere impiegata per la modellazione dei metalli liquidi e di alcuni plasmi. È composta dall'interfaccia Magnetic Fields (o dall'interfaccia Magnetic and Electric Fields), dall'interfaccia Laminar Flow e da un accoppiamento multifisico Magnetohydrodynamics. L'accoppiamento applica la forza di Lorentz dalla fisica elettromagnetica al Laminar Flow e - in cambio - applica il termine di velocità di Lorentz dal Laminar Flow alla fisica elettromagnetica.
Questa interfaccia multifisica è disponibile in tre varianti: 2D con correnti elettriche fuori piano, 2D con correnti elettriche in piano e 3D. La variante 2D con correnti fuori piano utilizza l'interfaccia Magnetic Fields, mentre le altre due varianti utilizzano l'interfaccia Magnetic and Electric Fields. Tutte e tre le varianti sono disponibili solo con l'AC/DC Module. La funzione di accoppiamento multifisico può essere utilizzata separatamente ed è disponibile con l'AC/DC Module e con il Plasma Module. I modelli Hartmann Boundary Layer e Magnetohydrodynamics Pump mostrano questa funzionalità di accoppiamento.
Libreria di materiali di metalli liquidi per la magnetoidrodinamica
La libreria dei materiali AC/DC è stata ampliata con una cartella Liquid Metals per la modellazione della magnetoidrodinamica. Questa nuova cartella contiene vari metalli liquidi - tra cui titanio, acciaio, ferro, nichel, rame, alluminio, magnesio, stagno, litio, sodio e altri - e le loro proprietà, tra cui la conducibilità termica, la conducibilità elettrica, la viscosità dinamica e la densità. Questa nuova aggiunta è visibile nel modello Magnetohydrodynamics Pump.
Supporto dello studio Time Domain per l'interfaccia Magnetic and Electric Fields
L'interfaccia Magnetic and Electric Fields supporta ora il tipo di studio Time Dependent. Inoltre, la condizione al contorno esterna predefinita è stata aggiornata da Magnetic Insulation con una sottofunzione Electric Insulation a Magnetic Insulation con una sottofunzione Ground, rendendola coerente con la condizione al contorno predefinita Magnetic Insulation nell'interfaccia Magnetic Fields. Il modello Magnetic Brake dimostra questo nuovo aggiornamento.
Migliori prestazioni, stabilità numerica e precisione per l'elettromagnetismo a simmetria assiale
Le interfacce Magnetic Fields e Magnetic and Electric Fields per l'assialsimmetria 2D si basano ora su una formulazione covariante che offre prestazioni, stabilità numerica e precisione migliori rispetto alla formulazione utilizzata nelle versioni precedenti. La formulazione covariante gestisce le proprietà intrinsecamente singolari dell'asse di simmetria nei sistemi di coordinate cilindriche. Questi miglioramenti sono visibili nei modelli Axisymmetric Approximation of 3D Inductor, Small-Signal Analysis of an Inductor e An Electrodynamic Levitation Device.
Flusso di lavoro migliorato per la modellazione dei superconduttori
Una nuova funzionalità particolarmente adatta alla modellazione dei superconduttori è il nuovo accoppiamento multifisico tra le interfacce Magnetic Fields, No Currents e Magnetic Field Formulation. Questa funzione, Magnetic Field Formulation Magnetic Fields No Currents Coupling, assicura la continuità della densità di flusso magnetico normale e del campo magnetico tangenziale attraverso i contorni.
Strisce superconduttrici, modellate con la formulazione a potenziale misto (utilizzando il campo magnetico H e il potenziale magnetico scalare Vm).
Modellazione di strati sottili su substrati con la condizione al contorno Layered Impedance
La nuova Layered Impedance Boundary Condition è un'estensione della funzionalità Impedance Boundary Condition, che consente di modellare una sequenza di strati geometricamente sottili sopra un substrato. Viene utilizzata per i contorni esterni in cui è noto che il campo penetra solo per una breve distanza al di fuori del contorno. In breve, questa funzionalità combina la Layered Transition Boundary Condition con la Impedance Boundary Condition. Questa nuova funzione è disponibile per l'interfaccia Magnetic Fields.
Un modello realistico che mostra la distribuzione delle correnti elettriche e del riscaldamento in una serie di strati.
Tutorial nuovi e aggiornati
La versione 6.1 di COMSOL Multiphysics® introduce nell'AC/DC Module tutorial nuovi e aggiornati.
Electric Field from Power Lines
Titolo in Application Library:
power_line_electric_field
Magnetic Field from Power Lines
Titolo in Application Library:
power_line_magnetic_field
Electric Field Between Concentric Cylinders
Titolo in Application Library:
electric_field_concentric_cylinders
Magnetic Field from an Infinite Conductor
Titolo in Application Library:
magnetic_field_infinite_conductor
Hartmann Boundary Layer
Titolo in Application Library:
hartmann_boundary_layer
Magnetohydrodynamics Pump
Titolo in Application Library:
magnetohydrodynamics_pump