Donate

Równanie siły elektrostatycznej

Równanie magnetodynamiczne 2D

środowisko pracy MES

Opis

To równanie przeprowadza analizę z użyciem równań Maxwella.

Informacje o teorii stojącej za tym równaniem można znaleźć w dokumencie Elmer models manual, w sekcji Computation of Magnetic Fields in 3D (obliczenia pól magnetycznych w 3D).

Jeśli możliwe jest przeprowadzenie analizy 2D, prostsze sformułowanie może być uzyte skutkując krótszymi obliczeniami. Do 2D, FreeCAD wspiera równanie magnetodynamiczne 2D solvera Elmer.

Użycie

1. Dodaj solver Elmer
2. Wybierz go w widoku drzewa.
3. Istnieje kilka sposobów na wywołanie tego polecenia:
   • Wciśnij przycisk Równanie magnetodynamiczne.
   • Wybierz opcję Rozwiąż → Równania elektromagnetyczne → Równanie magnetodynamiczne z menu.
4. Zmień ustawienia solvera dla równania lub ogólne ustawienia solvera jeśli to konieczne.
5. Zalecane jest ustawienie w ustawieniach solvera dla układu liniowego właściwości DANELinear Iterative Method na BiCGStabl , właściwości DANEBiCGstabl Degree na 4 zaś właściwości DANELinear Preconditioning na None. To zapewnia rozwiązanie równania w większości przypadków. Po uzyskaniu rozwiązania, te parametry można zmienić w razie potrzeby.

Ustawienia solvera

Dla ogólnych ustawień solvera zobacz konfigurację solvera Elmer.

Równanie magnetodynamiczne posiada następujące specjalne ustawieniaː

Układ liniowy

• DANELinear System Refactorize: Refaktoryzuje macierz układu.

Magnetodynamiczne

• DANEAngular Frequency: Częstotliwość wzbudzenia harmonicznego. Używana tylko jeśli DANEIs Harmonic jest ustawione na Prawda.
• DANEAutomated Source Projection BCs: Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Computation of Magnetic Fields in 3D aby uzyskać więcej informacji.
• DANEFixInput Current Density: Zapewnia zbieżność gęstości prądu.
• DANEIs Harmonic: Czy siła elektromotoryczna jest harmonicznie wzbudzana (prąd stały). Jeśli ta właściwość jest ustawiona na Prawda to właściwość DANEAngular Frequency musi mieć wartość > 0.
• DANELagrange Gauge Penalization Coefficient: Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Computation of Magnetic Fields in 3D aby uzyskać więcej informacji.
• DANEQuadratic Approximation: Umożliwia aproksymację drugiego rzędu prądu zasilania.
  Uwaga: Domyślny rząd siatek Gmsh we FreeCAD to drugi. Przy korzystaniu z siatek drugiego rzędu, konieczne jest ustawienie tej właściwości na Prawda. W innym wypadku wystąpi błąd: ERROR:: GetEdgeBasis: Can't handle but linear elements, sorry.
  Jednak dla większości zastosowań siatki pierwszego rzędu są wystarczające. Wyjątek stanowi przypadek, gdy filtr izokonturowy powinien być użyty do wizualizacji wyników. Wtedy użycie siatki drugiego rzędu, a więc również ustawienie właściwości DANEQuadratic Approximation na Prawda jest zalecane.
• DANEStatic Conductivity: Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Computation of Magnetic Fields in 3D aby uzyskać więcej informacji.
• DANEUse Lagrange Gauge: Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Computation of Magnetic Fields in 3D aby uzyskać więcej informacji.
• DANEUse Piola Transform: Musi być Prawda jeśli funkcje bazowe do interpolacji elementu krawędziowego są wybrane do bycia członkami rodziny optymalnych krawędzi elementów lub jeśli używana jest aproksymacja drugiego rzędu.
• DANEUse Tree Gauge: Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Computation of Magnetic Fields in 3D aby uzyskać więcej informacji. Właściwość ta będzie ignorowana jeśli DANEUse Piola Transform jest ustawione na Prawda.

Wyniki

• DANECalculate Current Density: Wyznacza gęstość prądu elektrycznego.
• DANECalculate Electric Field: Wyznacza wektorowe pole elektryczne.
• DANECalculate Elemental Fields: Wyznacza pola elektromagnetyczne w każdym elemencie siatki. Może to być przydatne do poszukiwania nieciągłości w siatkach.
  Uwaga: obecnie FreeCAD nie może poprawnie wyświetlić tego wyniku. Nie ma on więc praktycznego zastosowania na ten moment.
• DANECalculate Harmonic Loss: Wyznacza liniową i kwadratową harmoniczną utratę mocy. Zobacz dokument Elmer models manual, sekcję Loss Estimation Using the Fourier Series aby uzyskać więcej informacji.
• DANECalculate Joule Heating: Oblicza grzanie Joule'a.
• DANECalculate Magnetic Strength: Wyznacza siłę pola magnetycznego.
• DANECalculate Maxwell Stress: Wyznacza pole tensora naprężeń Maxwella.
• DANECalculate Nodal Fields: Wyznacza pola w każdym węźle siatki. Domyślnie ustawione na Prawda. Jeśli żadna inna właściwość DANECalculate * nie jest ustawiona na Prawda to wyznacza tylko gęstość strumienia magnetycznego.
• DANECalculate Nodal Forces: Wyznacza siły dla każdego węzła siatki. Wyniki mogą być użyte do dalszej analizy mechanicznej.
• DANECalculate Nodal Heating: Wyznacza pole skalarowe grzania Joule'a dla każdego węzła siatki.

Informacje o cechach analizy

Równanie magnetodynamiczne uwzględnia następujące cechy analizy jeśli są zdefiniowane:

• Warunek brzegowy potencjału elektrostatycznego
• Warunek brzegowy gęstości prądu
• Warunek brzegowy magnetyzacji
• Zdefiniuj przenikalność elektryczną próżni

Wyniki

Dostępne wyniki zależą od ustawień solvera. Jeśli żadna z właściwości DANECalculate * nie została ustawiona na Prawda to obliczany jest tylko potencjał elektryczny (nazwany av w wynikach). W przeciwnym wypadku dostępne będą też odpowiednie dodatkowe wyniki.

Możliwe wyniki to:

• Gęstość prądu w ${\displaystyle \mathrm{A}/{\mathrm{m}}^{\mathrm{2}}}$
• Wartości wektora pola elektrycznego w ${\displaystyle \mathrm{V}/\mathrm{m}}$
• Harmoniczna utrata mocy w ${\displaystyle \mathrm{W}}$
• Gęstość strumienia magnetycznego w ${\displaystyle \mathrm{T}}$
• Wartości tensora naprężeń Maxwella w ${\displaystyle \mathrm{A}\mathrm{s}/{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}}$
• Siła pola magnetycznego w ${\displaystyle \mathrm{A}/\mathrm{m}}$
• Siła węzłowa w ${\displaystyle \mathrm{N}}$
• Grzanie Joule'a w ${\displaystyle \mathrm{J}}$
• Potencjał w ${\displaystyle \mathrm{V}}$

Uwagi

• Pomimo nazwy, równanie magnetodynamiczne może być użyte do przeprowadzania analiz magnetostatycznych.

Równanie siły elektrostatycznej

Równanie magnetodynamiczne 2D

środowisko pracy MES