工程師必看:Maxwell 受力結果提取常見誤區 + 正確操作,一文講透

如圖所示,采用軸對稱模型,Z軸為對稱軸,計算受力情況

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1.模型說明

        軸對稱模型,上面兩個線圈,圈數分別為100圈和150圈,下面為一個圓筒,材料為銅,那么在線圈中通過一個變化的電流,在下面的圓筒中就會產生感應電流,感應電流在在磁場中受到洛倫茲力的作用,查看隨時間變化的受力情況。

2.模型建立及加載

       建立模型,給定材料,設置winding,添加電流為pwl(ds1,time),設置線圈匝數,給定變化的電流曲線,如下圖所示

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       設置空氣域,注意空氣域的-Z方向為0,需要考慮對稱性,另外邊界設置balloon條件表示無限遠場

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           選擇下方的圓筒,添加parameter ,選擇force,通過結果可以查看force隨時間變化過程

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3.結果分析

       設置步數和時間后,計算查看結果

       可以看到計算的磁場矢量分布情況,主要是由于線圈的電流方向決定的

       提取圓筒中的電流密度,可以看到初始狀態電流為0,中間隨著激勵源的不同而產生感應電流

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        提取圓筒上的受力情況,可以看到受力隨著磁場的變化而變化,開始沒有受力后面才有力的出現和理想符合

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         那么問題來了,提取添加的force結果,查看曲線,結果如下,在初始狀態0時刻,居然有力的數值,結果顯然是不對的,很容易誤導使用者。

        因為圓筒在初期沒有感應電流,他們之間是沒有受力的,洛倫茲力的產生必須要有電流,而目前的結果是有力的,顯然不對,這個顯然是Maxwell的bug之一

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4.問題總結

1.官方解釋為加密網格可以實現,需要將被計算的物體包裹一個邊界,加密網格如圖所示,計算結果部分正確

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2.如果模型為上下對稱,則包裹邊界不可避免的的一側沒有,那么結果依舊是錯誤的,因為默認結果采用的是Maxwell張量力,即提取的為物體表面的磁場強度的積分和,下面沒有物體,則不能計算,數值錯誤

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3.正確方法是采用后處理的方式,通過場處理器計算,提取被求解物體的受力情況,其結果基本正確

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4.你以為這就完了?然而并沒有結束,

          曾經按照正確的后處理方式計算的結果如圖所示,顯然在初始狀態有電流的情況下,感應物體的電流計算錯誤,導致第一步出現了很大的電流,計算結果錯誤.

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那么怎么辦呢?多次嘗試之后發現使用Maxwell的2024R2版本,在什么都不動的情況下,重新計算一遍,其結果就是正確的

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