Использование программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики
Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 августа, печатный экземпляр отправим 11 августа.

Использование программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики

В статье представлена информация об использовании программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики, указаны функциональные возможности программного продукта
Поделиться в социальных сетях
709 просмотров
Библиографическое описание

Игнатьева, Т. А. Использование программного продукта Elcut при решении задач магнитостатики / Т. А. Игнатьева, Н. И. Федотова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2014. — № 21 (80). — С. 161-164. — URL: https://moluch.ru/archive/80/14322/ (дата обращения: 29.07.2021).

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, информационная система
Похожие статьи
Захаренко Владимир Андреевич
Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе «индуктор — электропроводная поверхность»
Технические науки
2016
Захаренко Владимир Андреевич
Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе «индуктор — электропроводная поверхность»
Технические науки
2016
Сахно Людмила Ивановна
Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости
Технические науки
2016
Сахно Людмила Ивановна
Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости
Технические науки
2016
Кожанова Евгения Романовна
Программное обеспечение для моделирования продольного распределения магнитного поля магнитных реверсивных фокусирующих систем в среде MATHCAD
Технические науки
2015
Нерода Алексей Сергеевич
Управление технологическими процессами с помощью магнитных систем и способы их расчета в ионно-плазменных устройствах напыления материалов
Физика
2016
Кожанова Евгения Романовна
Программное обеспечение для моделирования продольного распределения магнитного поля магнитных реверсивных фокусирующих систем в среде MATHCAD
Технические науки
2015
Ланкин Игорь Михайлович
Изменение индукции магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом
Физика
2016
Нерода Алексей Сергеевич
Управление технологическими процессами с помощью магнитных систем и способы их расчета в ионно-плазменных устройствах напыления материалов
Физика
2016
Емельянов Евгений Александрович
Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом дискретного преобразования Фурье
Технические науки
2015
Ланкин Игорь Михайлович
Изменение индукции магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом
Физика
2016
Шарапова Ольга Юрьевна
Создание численной модели индукционно нагревательной установки периодического действия в среде наукоемкого расчетного программного комплекса FLUX
Технические науки
2011
Емельянов Евгений Александрович
Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом дискретного преобразования Фурье
Технические науки
2015
Пасынков Юрий Алексеевич
Трансформатор тока в магнитном поле
Технические науки
2017
Шарапова Ольга Юрьевна
Создание численной модели индукционно нагревательной установки периодического действия в среде наукоемкого расчетного программного комплекса FLUX
Технические науки
2011
Пасынков Юрий Алексеевич
Трансформатор тока в магнитном поле
Технические науки
2017
дата публикации
декабрь-2 2014 г.
рубрика
Технические науки
язык статьи
Русский
Опубликована
Похожие статьи
Захаренко Владимир Андреевич
Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе «индуктор — электропроводная поверхность»
Технические науки
2016
Захаренко Владимир Андреевич
Цепно-полевой подход к анализу переходных процессов в системе «индуктор — электропроводная поверхность»
Технические науки
2016
Сахно Людмила Ивановна
Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости
Технические науки
2016
Сахно Людмила Ивановна
Расчет потерь в обмотках электрических машин с учетом поверхностного эффекта и эффекта близости
Технические науки
2016
Кожанова Евгения Романовна
Программное обеспечение для моделирования продольного распределения магнитного поля магнитных реверсивных фокусирующих систем в среде MATHCAD
Технические науки
2015
Нерода Алексей Сергеевич
Управление технологическими процессами с помощью магнитных систем и способы их расчета в ионно-плазменных устройствах напыления материалов
Физика
2016
Кожанова Евгения Романовна
Программное обеспечение для моделирования продольного распределения магнитного поля магнитных реверсивных фокусирующих систем в среде MATHCAD
Технические науки
2015
Ланкин Игорь Михайлович
Изменение индукции магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом
Физика
2016
Нерода Алексей Сергеевич
Управление технологическими процессами с помощью магнитных систем и способы их расчета в ионно-плазменных устройствах напыления материалов
Физика
2016
Емельянов Евгений Александрович
Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом дискретного преобразования Фурье
Технические науки
2015
Ланкин Игорь Михайлович
Изменение индукции магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом
Физика
2016
Шарапова Ольга Юрьевна
Создание численной модели индукционно нагревательной установки периодического действия в среде наукоемкого расчетного программного комплекса FLUX
Технические науки
2011
Емельянов Евгений Александрович
Контроль структуры магнитного поля МПФС ЛБВ методом дискретного преобразования Фурье
Технические науки
2015
Пасынков Юрий Алексеевич
Трансформатор тока в магнитном поле
Технические науки
2017
Шарапова Ольга Юрьевна
Создание численной модели индукционно нагревательной установки периодического действия в среде наукоемкого расчетного программного комплекса FLUX
Технические науки
2011
Пасынков Юрий Алексеевич
Трансформатор тока в магнитном поле
Технические науки
2017