變壓器磁仿真的案例
Simcenter變壓器磁致伸縮仿真
隨著不斷上升的能源消耗以及對(duì)電力和配電變壓器的需求不斷增加，越來(lái)越多的變壓器裝置安裝在住宅區(qū)附近。因此，對(duì)低噪聲變壓器的需求不斷增長(zhǎng)，變壓器制造商必須遵守嚴(yán)格的噪聲法規(guī)。然而，設(shè)計(jì)人員在降低磁致伸縮引起的噪聲方面面臨許多挑戰(zhàn)。
變壓器的有源部件
變壓器由兩個(gè)主要有源部件組成：鐵芯和繞組。變壓器的鐵芯由一堆由高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼板制成的硅鋼片組成。硅鋼片非常薄，但在其他兩個(gè)維度上可能相當(dāng)大。例如，圖1顯示了正在組裝的三相變壓器鐵芯中的硅鋼片。
圖1：分段式變壓器硅鋼片
圖2所示的繞組由纏繞在鐵芯上的銅或鋁導(dǎo)線制成，提供電輸入和輸出。繞組中的電流產(chǎn)生穿過(guò)鐵芯的磁場(chǎng)。
圖2：三相變壓器的三柱式鐵芯和繞組
噪音來(lái)源
變壓器中有許多噪聲源。其中一個(gè)來(lái)源是通過(guò)磁致伸縮改變磁場(chǎng)而改變鐵芯硅鋼片尺寸引起的振動(dòng)。
值得一提的是，電磁力（包括磁致伸縮力）具有基頻是工頻兩倍的諧波分量，基頻約為100Hz。因此，頻率范圍高達(dá)20 kHz的任何諧波都可能構(gòu)成可聽到的噪聲。
有幾個(gè)因素在降低噪音方面起作用。其中，不同硅鋼片材料和鐵芯的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生明顯的差異。因此，了解在實(shí)際操作條件下，材料特性和裝配形式對(duì)鐵芯的磁致伸縮效應(yīng)至關(guān)重要。
究竟什么是磁致伸縮？
作為簡(jiǎn)短的背景介紹，磁致伸縮是磁性材料的一種特性，會(huì)使材料在磁場(chǎng)的影響下改變其物理尺寸。當(dāng)磁化場(chǎng)周期性變化時(shí)，鐵芯尺寸也會(huì)周期性變化。這種周期性變化會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪音。
然而，關(guān)于磁致伸縮需要注意的一件事是，物理尺寸的變化是微小的，使得測(cè)量這種效應(yīng)非常困難。圖3中的圖表顯示了從測(cè)量中獲得的磁致伸縮蝴蝶曲線。在這里，磁致伸縮應(yīng)變會(huì)被測(cè)量幾個(gè)周期，并表示為隨磁場(chǎng)變化的函數(shù)。蝴蝶曲線圖表示應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)周期內(nèi)通量密度的變化。如圖所示，物理尺寸變化在微米/米的范圍內(nèi)。
展開 弧形屏蔽結(jié)構(gòu)對(duì)變壓器漏磁改善作用分析
摘 要：變壓器的容量增加造成了漏磁的問(wèn)題，對(duì)電能造成了較大的損耗，降低了變壓器的效率，基于此，針對(duì)油箱的磁通回路，設(shè)計(jì)了圓弧形屏蔽結(jié)構(gòu)，采用ANSYS Maxwell軟件對(duì)圓弧形屏蔽結(jié)構(gòu)及矩形屏蔽結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真分析。結(jié)果表明，圓弧形屏蔽結(jié)構(gòu)相比矩形屏蔽結(jié)構(gòu)可減小最大磁通密度達(dá)50%，降低最大電渦流密度達(dá)64%，且不存在邊緣磁通密度集中及電渦流聚集的現(xiàn)象。
關(guān)鍵詞：變壓器;漏磁;損耗;弧形屏蔽;矩形屏蔽;磁通密度;電渦流密度;
0 引言
我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展離不開電力資源的使用，特別是在煤礦開采中，伴隨著自動(dòng)化采煤技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，對(duì)電力資源容量的需求不斷提高，且對(duì)電力供應(yīng)的穩(wěn)定性要求也逐漸提高。在電力資源的供應(yīng)中，需要變壓器進(jìn)行升降壓處理[1]，實(shí)現(xiàn)電力資源的高效穩(wěn)定輸送。近幾年，隨著礦井對(duì)電力資源需求的增加，變壓器的容量需隨之不斷增加，造成了鐵芯繞組的磁通量密度增加，產(chǎn)生大量的漏磁[2]。由于漏磁現(xiàn)象的存在，對(duì)于變壓器的使用產(chǎn)生電磁波及電磁輻射，不僅危害設(shè)備的使用及安全，而且漏磁的存在引起變壓器電能的損耗，造成較大的升溫，不利于電能及設(shè)備的綜合利用[3]。采用仿真的形式對(duì)變壓器油箱的漏磁進(jìn)行弧形屏蔽結(jié)構(gòu)的分析，依據(jù)漏磁分布的規(guī)律改善變壓器的漏磁，提高變壓器的運(yùn)行效率[4]，以及電能的利用率。
1 變壓器油箱弧形屏蔽結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)建模
變壓器容量的增加會(huì)造成漏磁增多，在大容量的變壓器中，造成雜散損耗，其中油箱產(chǎn)生的雜散損耗占據(jù)了絕大部分[5]，對(duì)變壓器的運(yùn)行使用造成嚴(yán)重的影響。針對(duì)變壓器漏磁產(chǎn)生的影響，最簡(jiǎn)單的方式是降低磁場(chǎng)的強(qiáng)度，這種方式無(wú)法滿足實(shí)際變壓器運(yùn)行的需求。為此針對(duì)變壓器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改善[6]，從而改變漏磁磁場(chǎng)的方向，盡量減小漏磁磁通成為主要的方式。
展開 【3月22-25日 長(zhǎng)沙】Workbench+Maxwell電磁場(chǎng)、磁熱、振動(dòng)噪聲 多場(chǎng)耦合仿真
長(zhǎng)期的實(shí)踐證明：通過(guò)借用仿真軟件能大幅降低原型機(jī)測(cè)試和生產(chǎn)成本；ANSYS Maxwell是工業(yè)界領(lǐng)先的電磁仿真軟件，能滿足機(jī)電產(chǎn)品工程師的仿真設(shè)計(jì)需求，提升高品質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)能力。Maxwell已集成到ANSYS先進(jìn)的仿真平臺(tái)Workbench中，Workbench獨(dú)特的項(xiàng)目圖形化界面把整個(gè)仿真過(guò)程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場(chǎng)耦合分析，通過(guò)電磁場(chǎng)與電場(chǎng)、電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)和電磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)等物理場(chǎng)相互耦合分析產(chǎn)品，可以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能減少產(chǎn)品問(wèn)題。
ANSYS多物理場(chǎng)解決方案能幫助工程師單獨(dú)和綜合分析多種物理力的效果，從而根據(jù)需要得到最高保真度的解。ANSYS能夠提供博大精深、經(jīng)過(guò)實(shí)踐驗(yàn)證的求解器技術(shù)。將上述求解器技術(shù)應(yīng)用于多物理場(chǎng)仿真，是許多工程師下一步工作的選擇。為此，特舉辦“ANSYS Workbench+Maxwell電磁場(chǎng)、磁熱、振動(dòng)噪聲多場(chǎng)耦合仿真”培訓(xùn)。 詳情請(qǐng)參見(jiàn)第四部分“內(nèi)容大綱”。
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：2019年3月22日-3月25日（第一天報(bào)到，授課3天）
地點(diǎn)：湖南*長(zhǎng)沙
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經(jīng)驗(yàn)，具備電磁熱等多物理場(chǎng)耦合仿真分析能力，一直對(duì)外提供技術(shù)咨詢服務(wù)，扎實(shí)的電磁和數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機(jī)電磁、磁熱和電磁振動(dòng)噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機(jī)構(gòu)電磁仿真等項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。培訓(xùn)40多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
內(nèi)容大綱
報(bào)名費(fèi)用
標(biāo)準(zhǔn)費(fèi)用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費(fèi)用自理。
展開 Maxwell仿真結(jié)果問(wèn)題，磁流變液仿真結(jié)果與B-H曲線關(guān)系？結(jié)果的材料磁感應(yīng)強(qiáng)度大于bh曲線最大值
我做的Maxwell磁流變液的仿真，自己設(shè)置磁流變液的材料，只是添加了B-H曲線，其他都默認(rèn)，其中B-H曲線顯示最大磁感應(yīng)強(qiáng)度也不過(guò)0.05T。然后用線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)看看 磁流變液的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小，通電1A*350匝的情況下磁流變液磁感應(yīng)強(qiáng)度最大竟然能有0.25T？？？ 這個(gè)結(jié)果正確嗎，材料的B-H曲線最大才0.05T呀， 真的能得到0.25T?
ANSYS Maxwell在疊層電感 PCB繞組變壓器、無(wú)線充電線圈等磁集成應(yīng)用高級(jí)班
培訓(xùn)內(nèi)容：
第一天
★ ANSYS仿真產(chǎn)品體系及技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
★ ANSYS電磁產(chǎn)品Maxwell 3D應(yīng)用與簡(jiǎn)介
★ 案例：繞線電感仿真案例+demo
★ 案例：LTCC電感仿真演示和練習(xí)
★ 高頻變壓器電磁仿真方案介紹
★ 案例：高頻變壓器電磁仿真demo
第二天
★ Maxwell高頻變壓器專用ETK工具介紹
★ Maxwell高頻變壓器專用ETK工具使用練習(xí)（含PExprt介紹和練習(xí)）
★ PCB板繞組變壓器案例介紹和demo練習(xí)
★ ANSYS解決無(wú)線充電線圈方案介紹
★ 無(wú)線充電線圈仿真電感、耦合系數(shù)等demo
★ 答疑
培訓(xùn)講師： ANSYS認(rèn)證工程師
收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)： ￥4000/人，包括培訓(xùn)費(fèi)、資料費(fèi)、書籍費(fèi)、證書費(fèi)和上機(jī)費(fèi)（學(xué)員食宿自理）
電腦：學(xué)員自帶筆記本為主，ANSYS公司提供12臺(tái)電腦
上課時(shí)間：2016年6月15日-16日（上午9點(diǎn)-12點(diǎn)，下午1點(diǎn)30-5點(diǎn)）
上課地點(diǎn)：ANSYS原廠深圳分公司：深圳市福田區(qū)金田路4028號(hào)榮超經(jīng)貿(mào)中心1009
點(diǎn)擊下載ANSYS仿真高級(jí)培訓(xùn)班報(bào)名回執(zhí)表
報(bào)名方式：填寫報(bào)名回執(zhí)表發(fā)送Email或傳真至深圳分公司（0755-82550670）
深圳聯(lián)絡(luò)人：莊百興 18675506525 baixing.zhuang@ansys.com，0755-82552976
特別優(yōu)惠：
團(tuán)體報(bào)名：￥3200元/人（3人及以上）；5人報(bào)名，1人免單
ANSYS老用戶：￥3200元/人
在維護(hù)期內(nèi)的用戶：￥2400元/人
提前2周報(bào)名并付款，在上述三條基礎(chǔ)上再優(yōu)惠￥200元/人
展開 【11月15-18日 南京】“新能源電機(jī)磁場(chǎng)、磁熱、振動(dòng)、噪聲多場(chǎng)耦合仿真”第二期培訓(xùn)班
需要運(yùn)行多場(chǎng)耦合系統(tǒng)，進(jìn)行精確仿真，弄清各場(chǎng)的分布規(guī)律及其控制技術(shù)，在此基礎(chǔ)上對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行綜合分析比較和優(yōu)化，這是新的電機(jī)研究方向。對(duì)現(xiàn)下電機(jī)設(shè)計(jì)工程師們提出更高的要求，原先的理論公式計(jì)算加經(jīng)驗(yàn)修正已經(jīng)滿足不了當(dāng)下的競(jìng)爭(zhēng)需求，電機(jī)工程師們不僅僅需要理論分析能力，還得掌握仿真技能進(jìn)行電機(jī)的電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)、振動(dòng)噪聲等性能分析，這可以說(shuō)是新一代電機(jī)工程師必備技能。
利用Maxwell原理的有限元仿真軟件是工業(yè)界領(lǐng)先的電磁仿真軟件，能滿足電機(jī)工程師的仿真設(shè)計(jì)需求，提升高品質(zhì)電機(jī)設(shè)計(jì)能力；電磁仿真軟件已集成到先進(jìn)的仿真平臺(tái)WB中，WB獨(dú)特的項(xiàng)目圖形化界面把整個(gè)仿真過(guò)程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場(chǎng)耦合分析，通過(guò)電磁場(chǎng)與電場(chǎng)、電磁場(chǎng)與熱場(chǎng)和電磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)等物理場(chǎng)相互耦合分析驅(qū)動(dòng)電機(jī)，得到其電磁場(chǎng)、熱場(chǎng)、振動(dòng)等結(jié)果。特舉辦“新能源電機(jī)電磁、磁熱、振動(dòng)、噪聲多場(chǎng)耦合”設(shè)計(jì)仿真培訓(xùn)。
時(shí)間及地點(diǎn)
2019年11月15日-11月18日 江蘇*南京
（第一天報(bào)到，授課3天）
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經(jīng)驗(yàn)，具備電磁熱等多物理場(chǎng)耦合仿真分析能力，一直對(duì)外提供技術(shù)咨詢服務(wù)，扎實(shí)的電磁和數(shù)值計(jì)算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機(jī)電磁、磁熱和電磁振動(dòng)噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機(jī)構(gòu)電磁仿真等項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。培訓(xùn)40多場(chǎng)次，學(xué)員上千人。
展開 “新能源驅(qū)動(dòng)電機(jī)電磁、磁熱、振動(dòng)、噪聲多場(chǎng)耦合” 高級(jí)設(shè)計(jì)仿真培訓(xùn)
尤其對(duì)變壓器電磁和磁熱仿真、電機(jī)電磁、磁熱和電磁振動(dòng)噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機(jī)構(gòu)電磁仿真等具有豐富的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。
寧老師 力學(xué)博士，18年的軟件工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)；長(zhǎng)期從事有限元領(lǐng)域國(guó)家重大項(xiàng)目研究，獲得專利11項(xiàng)，開發(fā)軟件4項(xiàng)，具有資深的技術(shù)底蘊(yùn)和專業(yè)背景；擅長(zhǎng)靜力學(xué)，模態(tài)分析，隨機(jī)振動(dòng)/譜分析，瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)時(shí)程分析，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分分析、線性/非線性后屈曲分析，斷裂力學(xué)分析，壓電分析，熱分析，顯式動(dòng)力學(xué)分析，流體力學(xué)分析，多場(chǎng)耦合分析，ANSYS二次開發(fā)等仿真分析。善于利用ANSYS進(jìn)行二次開發(fā)解決特定領(lǐng)域科研/工程問(wèn)題。
展開 充磁仿真
一般是輸入380V三相交流電，通過(guò)內(nèi)部電路，將充磁機(jī)內(nèi)的超大電容充滿電，達(dá)到預(yù)期的電壓值，比如2.0到2.6kV附近。 然后瞬間放電，比如20ms左右，給充磁線圈一個(gè)瞬間的大電流。 短時(shí)間的充磁線圈電流迅速變化，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間的大磁場(chǎng)給磁鐵，使磁鐵達(dá)到預(yù)期的剩余磁通密度。
通常的磁鐵充磁退磁循環(huán)曲線
以一款鐵氧體外磁式磁路充磁過(guò)程為例
磁路整體組裝好，或者揚(yáng)聲器整體組裝好，磁鐵帶T鐵華司一起充磁。
磁路下方是充磁線圈，具體的線圈參數(shù)提供需求給專門的廠家訂做。
充磁完成后的磁場(chǎng)分布
充磁完成后的磁力線分布
鐵氧體磁鐵磁通密度隨充磁時(shí)間變化的曲線。 最終穩(wěn)定的值就是磁鐵剩余磁通密度Br，約等于0.35T。
H-B循環(huán)曲線
充磁過(guò)程磁場(chǎng)變化的動(dòng)態(tài)演示
原創(chuàng) 2017-01-06 辜磊
更多請(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
展開 非軸對(duì)稱的磁路仿真
軸對(duì)稱的磁路仿真可以通過(guò)Finemotor，SpeaD，F(xiàn)emm等專用的揚(yáng)聲器行業(yè)軟件來(lái)完成。
如果要做非軸對(duì)稱的磁路仿真，就需要采用通用的有限元仿真軟件。目前用的比較多的是Ansoft Maxwell（屬于Ansys公司），以及COMSOL Multiphysics。 Ansys本身也有一個(gè)靜磁場(chǎng)求解模塊，不過(guò)功能較弱，用的較少。
Ansoft Maxwell
3維模擬需要先切開剖面，定義好電流流入和流出的截面?？梢酝ㄟ^(guò)通入1A電流，計(jì)算線圈受力來(lái)得到Bl值。
Mawell可以同時(shí)兩種方式來(lái)計(jì)算線圈受力。一種是體積分得到的洛倫茲力，一種是有限元常用的虛功法。如果兩種方法計(jì)算得到的力接近，基本上可以認(rèn)為求解收斂。
對(duì)比2維計(jì)算，已增加鐵盆架模型，使求解更加精確。
Comsol Multiphysics
Comsol的大體操作思路和Ansoft Maxwell是一樣的，也需要將音圈切開，定義好電流流入邊界和流出邊界。
不過(guò)comsol沒(méi)法自動(dòng)計(jì)算線圈受的洛倫茲力，需要自行定義一個(gè)曲線坐標(biāo)。
第一基矢為電流流線，第二基矢為線圈軸向，第三基矢為線圈法向。
更多優(yōu)質(zhì)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注微信訂閱號(hào)：揚(yáng)聲器系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真
展開 基于Adams的磁流變阻尼器虛擬樣機(jī)仿真研究
用有限元方法研究半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng) 的振動(dòng)磁流變液阻尼器
汽車設(shè)計(jì)當(dāng)中，座椅在確保乘客舒適性方面發(fā)揮著重要作用，特別是在長(zhǎng)途駕駛時(shí)。如今大多數(shù)制造商更多關(guān)注座椅的靜態(tài)舒適性，而對(duì)動(dòng)態(tài)舒適性關(guān)注有限。韋洛爾大學(xué)的這個(gè)學(xué)生項(xiàng)目幫助我們進(jìn)一步了解動(dòng)態(tài)舒適性的重要性。
利用Adams仿真工具，學(xué)生們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)模型，用PID控制 器和新設(shè)計(jì)的磁流變液阻尼器來(lái)考察半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)的性能。
該軟件幫助學(xué)生們?cè)谖锢砟Ｐ秃蜏y(cè)試之前，利用虛擬模型和虛擬測(cè)試技術(shù)，實(shí)時(shí)、經(jīng)濟(jì)地對(duì)他們的模型進(jìn)行測(cè)試。
挑戰(zhàn)
韋洛爾理工學(xué)院成立于1984年，是印度首屈一指的教育機(jī)構(gòu)。 VIT有數(shù)量眾多的青年學(xué)生投身于研究與工程領(lǐng)域，并且提供 廣泛的課程。來(lái)自機(jī)械與建筑科學(xué)學(xué)院（SMBS）的學(xué)生正在 研究一個(gè)應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序使用磁流變（MR）阻尼器控 制半主動(dòng)座椅懸架系統(tǒng)振動(dòng)。該項(xiàng)目采用PID控制器和新設(shè)計(jì)的磁流變液阻尼器對(duì)座椅半主動(dòng)懸架系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。
汽車懸架可分為三類，即被動(dòng)、主動(dòng)和半主動(dòng)懸架系統(tǒng)。該項(xiàng)目小組旨在建立一個(gè)半主動(dòng)座椅懸架，能在保持高頻的高性能外，減少低頻率上的振動(dòng)傳遞。因此半主動(dòng)系統(tǒng)采用了如磁流 變（MR）和電流變（ER）等流體。這些流體中懸浮著微米大小的鐵顆粒。當(dāng)電壓施加到流體上時(shí)，鐵顆粒在外部磁場(chǎng)中對(duì)齊，并改變流體的剛度。事實(shí)上，建造和測(cè)試座椅懸架系統(tǒng)的物理實(shí)驗(yàn)是極其麻煩和昂貴的。如何建立座椅懸架系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。
圖： 座椅懸架整體模型
方案
該項(xiàng)目小組旨在通過(guò)使用仿真模擬來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。學(xué)生們使用MSC軟件的Adams多體動(dòng)力學(xué)仿真解決方案來(lái)探索、構(gòu)建和測(cè)試虛擬設(shè)計(jì)。該項(xiàng)目采用圖形化編程環(huán)境和控制方程在Adams軟件中對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了仿真。
韋洛爾理工學(xué)院成立于1984年，是印度首屈一指的教育機(jī)構(gòu)。
展開 Maxwell 仿真--海爾貝克陣列磁懸浮受力結(jié)果
上一篇講到了神奇的海爾貝克陣列Maxwell 仿真--神奇的海爾貝克陣列-技術(shù)鄰
海爾貝克陣列Halbach array ，目標(biāo)是用最少量的磁體產(chǎn)生最強(qiáng)的磁場(chǎng)。
海爾貝克陣列是一種特殊的永磁體排列方式。它的基本原理是通過(guò)巧妙地排列永磁體，使磁場(chǎng)在一側(cè)增強(qiáng)，而在另一側(cè)減弱甚至抵消。通常情況下，永磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)是圍繞磁體分布的，而海爾貝克陣列能夠改變這種磁場(chǎng)分布的常規(guī)狀態(tài)。
以簡(jiǎn)單的線性海爾貝克陣列為例，它是由多個(gè)永磁體按照一定的方向和順序排列而成。相鄰磁體的磁化方向會(huì)按照特定的規(guī)律變化，比如，磁體的磁化方向可以逐步旋轉(zhuǎn)一定的角度，使得磁場(chǎng)在期望的方向上疊加增強(qiáng)。
當(dāng)磁體按照海爾貝克陣列排列時(shí)，由于相鄰磁體的磁場(chǎng)相互作用。從矢量疊加的角度來(lái)看，在目標(biāo)方向上，各個(gè)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)分量能夠同向疊加。例如，假設(shè)每個(gè)磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度在某一方向上有一個(gè)分量，通過(guò)合理排列，這些分量可以相加，從而使總的磁場(chǎng)強(qiáng)度得到增強(qiáng)。
而在陣列的另一側(cè)，磁體的磁場(chǎng)方向相互抵消。這是因?yàn)橄噜彺朋w磁場(chǎng)的反向分量在這里相互作用，從而使這一側(cè)的磁場(chǎng)減弱，實(shí)現(xiàn)了磁場(chǎng)的定向增強(qiáng)效果。
我們來(lái)看看磁懸浮的應(yīng)用：
強(qiáng)大且方向可控的磁場(chǎng)對(duì)于磁懸浮系統(tǒng)很重要。海爾貝克陣列可以產(chǎn)生足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的穩(wěn)定懸浮。比如，在一些小型磁懸浮實(shí)驗(yàn)裝置或者高精度的磁懸浮運(yùn)輸系統(tǒng)的研究中，海爾貝克陣列可以作為產(chǎn)生懸浮力的磁場(chǎng)源，提高磁懸浮的效率和穩(wěn)定性。
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COMSOL磁致伸縮仿真
磁致伸縮換能器用于聲吶、聲學(xué)裝置、主動(dòng)振動(dòng)、位置控制和燃油噴射系統(tǒng)。在金屬無(wú)損檢測(cè)方面應(yīng)用的也比較多。
（1）模型介紹
線圈通入正弦脈沖激勵(lì)電流：
（2）仿真結(jié)果
應(yīng)力和形變分析
回波分析
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地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究
徐鴻飛等[6]利用ANSYS有限元軟件研究了腐蝕管道在內(nèi)壓及地磁場(chǎng)作用下空間磁信號(hào)的分布規(guī)律，分析了不同提離高度對(duì)于管道缺陷磁信號(hào)的影響，以及不同缺陷深度下的磁信號(hào)分布。楊曉惠等[7]構(gòu)建了考慮力磁耦合效應(yīng)和位錯(cuò)釘扎效應(yīng)的擴(kuò)展磁荷模型，研究了多種管道異常狀況引起的弱磁檢測(cè)信號(hào)變化規(guī)律，同時(shí)利用工程檢測(cè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該模型的有效性。何騰蛟等[8]建立了埋地鐵磁管道非接觸磁應(yīng)力信號(hào)理論模型，通過(guò)自主研制的非接觸掃描磁力計(jì)識(shí)別出磁異常管段。玄文博等[9]依托Maxwell仿真軟件對(duì)X80鋼管道樣板進(jìn)行靜態(tài)磁化和動(dòng)態(tài)退磁仿真研究，分析了X80鋼的磁化和退磁現(xiàn)象,獲取了X80鋼的磁化特性曲線。鄭福印等[10]對(duì)鐵磁性材料力磁耦合關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，推導(dǎo)出應(yīng)力與材料磁導(dǎo)率的函數(shù)關(guān)系，對(duì)管壁切向應(yīng)力信號(hào)與管壁表面切向磁場(chǎng)分別進(jìn)行了測(cè)量。翁光遠(yuǎn)等[11]針對(duì)輸油氣管道應(yīng)力檢測(cè)問(wèn)題，采取了局部磁化技術(shù)和磁通量測(cè)量技術(shù)，得出了不同應(yīng)力狀態(tài)下，強(qiáng)磁場(chǎng)中的磁通信號(hào)和應(yīng)力的理論模型，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和應(yīng)用。
這些研究成果加速了磁力學(xué)理論及應(yīng)用的發(fā)展進(jìn)程，并使得有關(guān)輸油氣管道磁力學(xué)的研究也越來(lái)越多，但是由于管道力磁檢測(cè)理論與技術(shù)還不夠成熟，需要在這方面開展更深入的研究[12]。
1 應(yīng)力-磁通量耦合模型
輸油氣管道以X80型管線鋼材料為研究對(duì)象，在MATLAB中模擬得到地磁場(chǎng)環(huán)境下輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力與磁化強(qiáng)度之間的關(guān)系，如圖1所示。由圖1可以看出，輸油氣管道受復(fù)雜應(yīng)力作用時(shí)，復(fù)雜應(yīng)力逐漸增大，磁化強(qiáng)度先快速增大，到達(dá)磁飽和點(diǎn)后，磁化強(qiáng)度逐漸出現(xiàn)退磁現(xiàn)象。
圖1 管道應(yīng)力磁化曲線
在地磁場(chǎng)環(huán)境下，輸油氣管道的復(fù)雜應(yīng)力與相對(duì)磁導(dǎo)率的關(guān)系如圖2所示。由圖2可以看出，在地磁場(chǎng)環(huán)境下，相對(duì)磁導(dǎo)率隨復(fù)雜應(yīng)力的增加而逐漸增大，基本呈一一對(duì)應(yīng)的線性關(guān)系。
展開 結(jié)構(gòu)磁-力耦合數(shù)值仿真 ￥1500
本案例模擬了一軟質(zhì)錐形腔體結(jié)構(gòu)，在受到設(shè)計(jì)的磁場(chǎng)力的作用下發(fā)生收縮變形的過(guò)程，模擬結(jié)果如圖所示：
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磁流體攪拌仿真分析 ￥9.99
Fluent MHD磁流體模型可以仿真分析磁流體在磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及導(dǎo)電氣體發(fā)熱、電弧仿真分析等：
1.利用MHD模型中電場(chǎng)模型，可以模擬電弧、等離子體過(guò)程的仿真
2.利用MHD模型中的磁場(chǎng)模型，可以模擬磁流體過(guò)程的仿真
3.電場(chǎng)模型和磁場(chǎng)模型，既可以手動(dòng)設(shè)置邊界條件，又可以導(dǎo)入外部電場(chǎng)和磁場(chǎng)條件（.mag格式）
下面我們就利用MHD模型，模擬磁流體在磁場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)下運(yùn)動(dòng)規(guī)律的仿真分析，得到如下仿真結(jié)果：
