Использование программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики | Статья в журнале «Молодой ученый»

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №21 (80) декабрь-2 2014 г.

Дата публикации: 17.12.2014

Статья просмотрена: 366 раз

Библиографическое описание:

Игнатьева Т. А., Федотова Н. И. Использование программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики // Молодой ученый. — 2014. — №21. — С. 161-164. — URL https://moluch.ru/archive/80/14322/ (дата обращения: 25.06.2018).

В статье представлена информация об использовании программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики, указаны функциональные возможности программного продукта.

Ключевые слова: ELCUT, магнитное поле, информационная система.

 

Для исследования и проектирования различных устройств, как например, соленоиды, электрические машины, магнитные экраны, постоянные магниты, реакторы, и тому подобные, часто применяют данные расчетов магнитного поля.

Обычно при расчетах магнитного поля представляют интерес такие величины, как магнитная индукция, напряженность магнитного поля, магнитные силы и моменты, индуктивность, а также потокосцепления с различными обмотками.

В многообразии программных продуктов, используемых для решения задач магнитостатики, стоит уделить внимание компьютерной программе от российского разработчика Elcut, которая предоставляет возможности моделирования электротехнологических установок.

Пакет ELCUT может применяться для решения линейных и нелинейных задач магнитостатики в плоской и осесимметричной постановке. Используется формулировка задачи относительно векторного магнитного потенциала. При постановке задачи используются следующие возможности:

1.                  Свойства сред: воздух, изотропные и ортотропные материалы с постоянной магнитной проницаемостью, изотропные ферромагнетики, проводники с током, линейные и нелинейные постоянные магниты.

2.                  Источники поля: распределенные и сосредоточенные токи или плотность тока, однородное внешнее поле и постоянные магниты.

3.                  Граничные условия: заданное значение потенциала (условие Дирихле), заданные значения касательной составляющей индукции (условие Неймана), условие постоянства потенциала (нулевого потока) на поверхностях сверхпроводников.

4.                  Результаты расчета: магнитный потенциал, магнитная индукция, напряженность магнитного поля, силы, моменты, энергия магнитного поля, потокосцепления, собственные и взаимные индуктивности.

5.                  Специальные возможности: Интегральный калькулятор может вычислять различные интегральные значения на определенных вами линиях и поверхностях. Магнитные силы могут быть переданы в задачу расчета механических напряжений в элементах конструкции.

Рассмотрим задачу постоянного магнита и применим программу ELCUT для ее решения (Рис.1). Постоянный магнит и стальное ярмо расположены в воздухе. Требуется рассчитать силу ярма при заданных данных: магнитная проницаемость воздуха, стали и магнита соответственно равны 1, 1000 и 1; коэрцитивная сила магнита равна 500000 А.

Рис. 1. Графическое представление задачи

 

При решении задачи использовалась студенческая версия ELCUT.

Чтобы реализовать задачу с помощью программы ELCUT, необходимо пройти следующие этапы:

1.      Создать и описать новую задачу, ввести параметры задачи.

2.      Построить геометрию модели задачи.

3.      Задать физические свойства материалов.

4.      Решить задачу и проанализировать полученные результаты.

Тип задачи, единицы длины и класс модели — все это составляющие описания задачи (см. Рис. 2).

Создание модели осуществляется путем ввода геометрических объектов и манипулирования ими. Основными типами геометрических объектов модели являются вершина, ребро и блок. Для данной задачи геометрия модели показана на рисунке 3.

Рис .2. Описание задачи

 

Рис. 3. Геометрическая модель

 

Далее происходит построение сетки конечных элементов во всех блоках, входящих в расчетную область.

Следующим этапом при решении задачи будет необходимо описать свойства сред, указать источники поля и определить граничные условия. Связь физических свойств с геометрическими объектами устанавливается путем присвоения меток геометрическим объектам при редактировании модели. Метки блоков описывают свойства материалов и нагрузок в подобластях модели, метки ребер описывают граничные условия на внешних поверхностях модели, метки вершин описывают точечные источники поля и условия закрепления (граничные условия), приложенные к определенным точкам в модели.

В данной задаче создаются блоки: воздух, магнит S, магнит N, сталь, а также ребро «нулевое поле». Основными величинами свойств для элементов магнитостатического поля являются магнитная проницаемость, коэрцитивная сила магнита и источники поля. На рисунке 4 представлен фрагмент задания свойств для материала «магнит».

Рис. 4. Задание свойств для меток

 

Результат решения программный пакет Elcut представляет в виде картины поля (см. Рис.5).

Рис. 5. Картина поля

 

Для вычисления силы, действующей на стальное ярмо, необходимо вокруг него создать контур (см. Рис. 6).

С помощью интегрального калькулятора производится расчет силы, действующей на ярмо (см. Рис. 6).

Рис. 6. Картина поля и результаты решения задачи

 

Задача была решена в студенческой версии программного пакета Elcut. Данная версия ограничена в количестве узлов при построении сетки конечных элементов.

Дружественный пользовательский интерфейс Elcut, простота описания даже самых сложных моделей, широкие аналитические возможности комплекса и высокая степень автоматизации всех операций позволяют разработчику полностью сосредоточиться на своей задаче. Elcut можно использовать для инженерного моделирования электромагнитных, тепловых и механических задач методом конечных элементов. Будет не лишним пакет ELCUT и на занятиях по информационным системам и технологиям в профессиональной деятельности для технических специальностей.

 

Литература:

 

1.      Elcut. Моделирование электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Руководство пользователя. Санкт-Петербург. ООО «Тор», 2013.

2.      Официальный сайт Elcut. Магнитостатика. http://elcut.ru/dcmag_r.htm.

Основные термины (генерируются автоматически): ELCUT, магнитное поле, источник поля, задача, магнит, программный пакет, магнитная проницаемость, магнитная индукция, интегральный калькулятор, программный продукт.


Похожие статьи

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе...

Обход контура на рассчитанной картине магнитного поля в области токопроводной пластины (рис. 6 А) позволяет с помощью интегрального калькулятора пакета Elcut построить временную зависимость индуцированных вихревых токов при переходном процессе...

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе...

Обход контура на рассчитанной картине магнитного поля в области токопроводной пластины (рис. 6 А) позволяет с помощью интегрального калькулятора пакета Elcut построить временную зависимость индуцированных вихревых токов при переходном процессе...

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

При использовании программного пакета ELCUT [2]

При формировании этой модели приняты следующие допущения: магнитная проницаемость стали ротора и статора обладает идеальными свойствами (линии поля магнитной индукции нормальны к поверхности стали)...

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

При использовании программного пакета ELCUT [2]

При формировании этой модели приняты следующие допущения: магнитная проницаемость стали ротора и статора обладает идеальными свойствами (линии поля магнитной индукции нормальны к поверхности стали)...

Программное обеспечение для моделирования продольного...

продольное распределение, магнитное поле, программа расчета, отдельный магнит, математическая модель, магнитное поле ячейки, листинг программы расчета, графическая модель, вейвлет-функция Гаусса первого порядка...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Величина магнитной индукции внешнего поля должна быть больше значения собственного ( ); Плотность тока стабилизирующего соленоида должна быть выше плотности тока фокусирующего ( )

Программное обеспечение для моделирования продольного...

продольное распределение, магнитное поле, программа расчета, отдельный магнит, математическая модель, магнитное поле ячейки, листинг программы расчета, графическая модель, вейвлет-функция Гаусса первого порядка...

Изменение индукции магнитного поля, создаваемого...

В настоящее время все больше людей пользуются различными мобильными устройствами: смартфонами, планшетами, фотоаппаратами, ноутбуками и т. д. С каждым годом техника становится все совершеннее и мощнее...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Величина магнитной индукции внешнего поля должна быть больше значения собственного ( ); Плотность тока стабилизирующего соленоида должна быть выше плотности тока фокусирующего ( )

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

магнитное поле, спектральная характеристика, магнитная индукция, MPFS, азимутальное распределение, дискретное преобразование, магнитное поле магнита, магнит, корреляционный анализ, измерительная...

Изменение индукции магнитного поля, создаваемого...

В настоящее время все больше людей пользуются различными мобильными устройствами: смартфонами, планшетами, фотоаппаратами, ноутбуками и т. д. С каждым годом техника становится все совершеннее и мощнее...

Создание численной модели индукционно нагревательной...

FLUX, окружающее пространство, объем заготовки, периодическое действие, программный пакет, тепловая задача, файл, магнитное поле, максимальная температура, конвективный теплообмен.

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

магнитное поле, спектральная характеристика, магнитная индукция, MPFS, азимутальное распределение, дискретное преобразование, магнитное поле магнита, магнит, корреляционный анализ, измерительная...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Ключевые слова: трансформатор тока, счетчик электроэнергии, магнитное поле, постоянный магнит, насыщение, погрешность.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

FLUX, окружающее пространство, объем заготовки, периодическое действие, программный пакет, тепловая задача, файл, магнитное поле, максимальная температура, конвективный теплообмен.

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Ключевые слова: трансформатор тока, счетчик электроэнергии, магнитное поле, постоянный магнит, насыщение, погрешность.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе...

Обход контура на рассчитанной картине магнитного поля в области токопроводной пластины (рис. 6 А) позволяет с помощью интегрального калькулятора пакета Elcut построить временную зависимость индуцированных вихревых токов при переходном процессе...

Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе...

Обход контура на рассчитанной картине магнитного поля в области токопроводной пластины (рис. 6 А) позволяет с помощью интегрального калькулятора пакета Elcut построить временную зависимость индуцированных вихревых токов при переходном процессе...

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

При использовании программного пакета ELCUT [2]

При формировании этой модели приняты следующие допущения: магнитная проницаемость стали ротора и статора обладает идеальными свойствами (линии поля магнитной индукции нормальны к поверхности стали)...

Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом...

При использовании программного пакета ELCUT [2]

При формировании этой модели приняты следующие допущения: магнитная проницаемость стали ротора и статора обладает идеальными свойствами (линии поля магнитной индукции нормальны к поверхности стали)...

Программное обеспечение для моделирования продольного...

продольное распределение, магнитное поле, программа расчета, отдельный магнит, математическая модель, магнитное поле ячейки, листинг программы расчета, графическая модель, вейвлет-функция Гаусса первого порядка...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Величина магнитной индукции внешнего поля должна быть больше значения собственного ( ); Плотность тока стабилизирующего соленоида должна быть выше плотности тока фокусирующего ( )

Программное обеспечение для моделирования продольного...

продольное распределение, магнитное поле, программа расчета, отдельный магнит, математическая модель, магнитное поле ячейки, листинг программы расчета, графическая модель, вейвлет-функция Гаусса первого порядка...

Изменение индукции магнитного поля, создаваемого...

В настоящее время все больше людей пользуются различными мобильными устройствами: смартфонами, планшетами, фотоаппаратами, ноутбуками и т. д. С каждым годом техника становится все совершеннее и мощнее...

Управление технологическими процессами с помощью магнитных...

Величина магнитной индукции внешнего поля должна быть больше значения собственного ( ); Плотность тока стабилизирующего соленоида должна быть выше плотности тока фокусирующего ( )

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

магнитное поле, спектральная характеристика, магнитная индукция, MPFS, азимутальное распределение, дискретное преобразование, магнитное поле магнита, магнит, корреляционный анализ, измерительная...

Изменение индукции магнитного поля, создаваемого...

В настоящее время все больше людей пользуются различными мобильными устройствами: смартфонами, планшетами, фотоаппаратами, ноутбуками и т. д. С каждым годом техника становится все совершеннее и мощнее...

Создание численной модели индукционно нагревательной...

FLUX, окружающее пространство, объем заготовки, периодическое действие, программный пакет, тепловая задача, файл, магнитное поле, максимальная температура, конвективный теплообмен.

Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом...

магнитное поле, спектральная характеристика, магнитная индукция, MPFS, азимутальное распределение, дискретное преобразование, магнитное поле магнита, магнит, корреляционный анализ, измерительная...

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Ключевые слова: трансформатор тока, счетчик электроэнергии, магнитное поле, постоянный магнит, насыщение, погрешность.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Создание численной модели индукционно нагревательной...

FLUX, окружающее пространство, объем заготовки, периодическое действие, программный пакет, тепловая задача, файл, магнитное поле, максимальная температура, конвективный теплообмен.

Трансформатор тока в магнитном поле | Статья в журнале...

Ключевые слова: трансформатор тока, счетчик электроэнергии, магнитное поле, постоянный магнит, насыщение, погрешность.

То есть магнитный материал насыщается, и его магнитная проницаемость значительно уменьшается.

Задать вопрос