場路耦合仿真的案例
Comsol基于場路耦合的三相電力變壓器電磁場計算
1.2 場路耦合電路方程
如圖1所示等效電路模型即為用于場路耦合計算的繞組回路的等效電路。
圖1. 場路耦合的等效電路模型
電路分析中，因為繞組中渦流的影響很小，可將其忽略，則等效電路的電路方程可表示為：
為建立電路和場耦合的聯(lián)系，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，可以用繞組所交鏈的磁鏈的變化率來表示繞組所產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢：
渦流計算中，繞組的磁鏈可表示為：
將上面2個公式并進行離散，得到：
Ps:因不法商家瘋狂盜取本公眾號截圖，對工作室造成了不良影響，因此文章選圖皆做水印處理，為此給大家?guī)聿槐憔凑堈徑狻?2. 物理模型
由于變壓器內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各部分結(jié)構(gòu)尺寸相差懸殊，在滿足電磁場求解精度的前提下，為了合理簡化求解過程，以滿足計算機工作限度，在場路耦合的電磁計算中對變壓器模型作出以下基本假設(shè)：
（1）由于計算條件的限制，近似認為變壓器結(jié)構(gòu)件的材料均勻，各向同性；
（2）將變壓器原邊繞組和副邊繞組等效為圓筒狀；
（3）變壓器三相鐵芯繞組完全對稱，變壓器內(nèi)部繞組中心處連線縱向軸面前后對稱，左右對稱；
（4）基于電磁感應(yīng)原理工作的變壓器，其電磁關(guān)系主要由鐵芯和繞組決定，忽略變壓器內(nèi)夾件、拉板等其他結(jié)構(gòu)件的影響，只保留變壓器的鐵芯和繞組。具體計算模型和材料參數(shù)如圖2和3所示。
圖2. 計算模型
圖3. 材料參數(shù)設(shè)置
3. 物理場邊界條件
基于場路耦合數(shù)學模型對變壓器運行在額定工況時的內(nèi)部電氣量變化和內(nèi)部磁場分布情況進行仿真計算，分析變壓器內(nèi)部電磁性能規(guī)律。物理場邊界條件及場路耦合模型設(shè)置如圖4所示，網(wǎng)格剖分及質(zhì)量分布如圖5所示。
圖4. 物理場邊界條件及場路耦合模型
圖5.
展開 【10月18-21日】變壓器、電磁閥等機電產(chǎn)品Maxwell和Simplorer場路耦合工程應(yīng)用專題
一、給方法解決以下關(guān)鍵問題：
1、仿真分析結(jié)果主要在于經(jīng)驗積累，12年以上正脈工程應(yīng)用專家?guī)愦鹨山饣?2、有效掌握變壓器、電磁閥機電產(chǎn)品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析方法+實操模型訓練
3、所有實例緊緊圍繞變壓器、電磁閥等機電產(chǎn)品Maxwell和Simplorer場路耦合工程分析為核心目標，進行實操模擬訓練
二、12個實例模型貼近工程實戰(zhàn)操作：
實例01：螺旋線圈磁場仿真
實例02：磁場類型問題分析
實例03：電場類型問題分析
實例04：電動機2D場分析
實例05：電磁閥3D場分析
實例06：穩(wěn)壓電路分析
實例07：直流電動機電流和速度控制分析
實例08：三相PWM整流橋電動機C模型分析
實例09：電磁制動器場路耦合分析
實例10：無線充電器場路耦合分析
實例11：永磁電機場路耦合分析
實例12：電磁爐場路耦合分析
三、差異化、效果保證：
1、實戰(zhàn)：專注CAE仿真計算12年，有自己的超算中心，積累了大量的項目工程案例
2、原理：帶領(lǐng)學員訓練實操過程，注重步驟和設(shè)置原理
3、系統(tǒng)：7600+學員反饋、工程實例更新與精選，形成系統(tǒng)的版權(quán)知識體系
4、響應(yīng)：自主師資與合伙人模式，可直接對接客戶問題，即時做出響應(yīng)
5、效果：所有學員提供高配筆記本、工程模型、電子資料、操作軟件、操作指導(dǎo)與反饋
四、增值服務(wù)
持本人學生證或教師證享有9折優(yōu)惠；一個單位同時報名2人享有9折優(yōu)惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優(yōu)惠。
展開 場路聯(lián)合仿真方法的實現(xiàn)
（轉(zhuǎn)）
由于常規(guī)的弱耦合方法，在機電系統(tǒng)聯(lián)合仿真中，容易造成系統(tǒng)出現(xiàn)不收斂和計算精度偏差的問題，針對該問題，可以通過采用同步迭代方式和直接強耦合方式來得到解決。
在直接強耦合方式中，求解算法采用同步求解電路、非線性器件和有限元模型，可以從根本上消除弱耦合方法的問題，因此其計算精度和收斂性都非常好。
在EasiMotor 軟件中，集成了電機 + 控制器仿真的直接耦合分析方法，采用該集成設(shè)計模塊能夠快速準確的展開機電一體化電機系統(tǒng)的仿真分析，軟件集成了電機控制的多種常規(guī)控制算法，如下表所示：
對于變頻器 + 電機應(yīng)用的場合，利用軟件內(nèi)嵌的算法便可以非常方便和快捷的進行系統(tǒng)的設(shè)計評估，極大程度的方便了一體化驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計工作。
在直接耦合分析過程中，控制算法根據(jù)電機采樣數(shù)據(jù)，確定功率器件開關(guān)狀態(tài)，并根據(jù) PWM 脈寬確定下一步仿真步長。這樣一方面在直接耦合中實現(xiàn)了數(shù)字控制技術(shù)、外部電路和有限元模型的完整系統(tǒng)仿真，另一方面由于步長根據(jù) PWM 信號確定，因此其仿真計算量與弱耦合觸發(fā)方式基本一致，如圖 1 為 EasiMotor 中直接耦合算法的設(shè)置界面。
圖 1 電機與控制器直接耦合分析設(shè)置界面
圖 2 為 EasiMotor 中建立的電機控
制系統(tǒng)直接耦合分析原理圖。
圖 2 電機與控制器直接耦合分析原理圖
圖3為直接耦合方式下永磁同步電機起動過程轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線和電流響應(yīng)曲線，完成該仿真的時間為1h:33min:36s。
（a）電機轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速響應(yīng)曲線
（b）電機電流響應(yīng)曲線
圖 3 永磁同步電機起動響應(yīng)波形
由于直接耦合模式中既解決了弱耦合模式下仿真精度與收斂性的問題，又解決了同步迭代模式下仿真時間過長的缺陷，因此，該方法尤其適用于電機驅(qū)動系統(tǒng)的有限元仿真分析。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真
200元優(yōu)惠
優(yōu)惠二：報名兩人及以上每人可享受200元優(yōu)惠
授課老師閻老師，來自國內(nèi)知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經(jīng)驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結(jié)構(gòu)、等離子體、激光、聲場等多物理場耦合建模仿真，歡迎廣大學員帶著自己的科研問題一起探討解決
祝各位在科研的道路上勇于探索，攻堅克難 實現(xiàn)科研夢！
11/10 HFSS中的無縫場路協(xié)同仿真技術(shù)更新
課程簡介：
射頻微波產(chǎn)品的研發(fā)趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網(wǎng)絡(luò)、射頻有源和無源部件被更緊密的結(jié)合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統(tǒng)仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設(shè)計界面已經(jīng)集成在統(tǒng)一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協(xié)同仿真更加便捷，仿真數(shù)據(jù)在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統(tǒng)的整體性能。
本次網(wǎng)絡(luò)研討會將帶您了解最新的HFSS無縫場路協(xié)同仿真技術(shù)！
講師簡介：
羅輝
Ansys公司高頻應(yīng)用工程師，負責HFSS等高頻電磁仿真軟件的售前售后技術(shù)支持，在天線、微波器件、射頻電路和射頻系統(tǒng)干擾等應(yīng)用方向具有深厚的行業(yè)經(jīng)驗和技術(shù)積累，為客戶提供量身定制的高頻電磁場仿真方案、軟件使用培訓和設(shè)計咨詢等各方面服務(wù)。
點擊報名：http://event.31huiyi.com/1948276965/index?c=jishulink
展開 【Ansys線上直播回看】HFSS中的無縫場路協(xié)同仿真技術(shù)更新
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射頻微波產(chǎn)品的研發(fā)趨勢是小型化和集成化，天線和饋線網(wǎng)絡(luò)、射頻有源和無源部件被更緊密的結(jié)合在一起，其性能相互影響，而場路一體化仿真成為用戶亟需解決的新需求。HFSS具備強大的電磁場仿真功能，兼具射頻微波電路與系統(tǒng)仿真能力。尤其近年來，其電磁場和電路仿真設(shè)計界面已經(jīng)集成在統(tǒng)一的Ansys電子桌面中，從而使得電磁場和射頻電路協(xié)同仿真更加便捷，仿真數(shù)據(jù)在兩者之間無縫傳遞，用戶可更加準確評估高集成度射頻微波模塊或子系統(tǒng)的整體性能。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學習。
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展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓班
基礎(chǔ)的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統(tǒng)性培訓學習comsol軟件
四、培訓講師
授課老師閻老師，來自國內(nèi)知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經(jīng)驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結(jié)構(gòu)、等離子體、激光、聲場等多物理場耦合建模仿真，歡迎廣大學員帶著自己的科研問題一起探討解決
五、 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真課表內(nèi)容
一、多物理場耦合仿真及COMSOL軟件介紹
1、多物理場仿真的發(fā)展簡況。
2、操作界面介紹及操作技巧。
3、多物理場耦合的預(yù)定模式與耦合操作。
4、多物理場仿真軟件的關(guān)鍵特性
5、COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎(chǔ)操作
1、幾何建模：
COMSOL自帶幾何文件創(chuàng)建詳解， 幾何建模注意事項和建議，特殊幾何體建模，組合體和裝配體的異同
2、網(wǎng)格剖分：
網(wǎng)格劃分及各項功能詳解，網(wǎng)格剖分注意事項和網(wǎng)格收斂性判定，不同物理場的網(wǎng)格選擇與優(yōu)化，網(wǎng)格質(zhì)量判定與估計，自適應(yīng)網(wǎng)格用法詳解。
3、后處理：
數(shù)據(jù)集處理以及求解數(shù)據(jù)的選擇，數(shù)據(jù)的二次處理繪圖
4、求解器：
直接求解器和迭代求解器的使用，從方程上求解上展示全耦合求解和分離式求解的異同，針對物理場如何選取和優(yōu)化求解器。
5、參數(shù)、變量、函數(shù)、探針的作用及其使用方法，參數(shù)化掃描和助掃描的作用和使用。
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術(shù)詳解
1、麥克斯韋方程組微分形式講解和推導(dǎo)
2、電容、電感、電阻的控制方程和邊界條件設(shè)置，提取集總參數(shù)得到電容值，電感值。
展開 【3月22-25日 長沙】Workbench+Maxwell電磁場、磁熱、振動噪聲 多場耦合仿真
長期的實踐證明：通過借用仿真軟件能大幅降低原型機測試和生產(chǎn)成本；ANSYS Maxwell是工業(yè)界領(lǐng)先的電磁仿真軟件，能滿足機電產(chǎn)品工程師的仿真設(shè)計需求，提升高品質(zhì)產(chǎn)品設(shè)計能力。Maxwell已集成到ANSYS先進的仿真平臺Workbench中，Workbench獨特的項目圖形化界面把整個仿真過程緊密結(jié)合在一起，完成復(fù)雜的多物理場耦合分析，通過電磁場與電場、電磁場與熱場和電磁場與結(jié)構(gòu)等物理場相互耦合分析產(chǎn)品，可以在產(chǎn)品設(shè)計階段就能減少產(chǎn)品問題。
ANSYS多物理場解決方案能幫助工程師單獨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)過實踐驗證的求解器技術(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、磁熱、振動噪聲多場耦合仿真”培訓。 詳情請參見第四部分“內(nèi)容大綱”。
時間地點
時間：2019年3月22日-3月25日（第一天報到，授課3天）
地點：湖南*長沙
主講專家
該課程講師，具有12年電磁工程仿真分析經(jīng)驗，具備電磁熱等多物理場耦合仿真分析能力，一直對外提供技術(shù)咨詢服務(wù)，扎實的電磁和數(shù)值計算理論基礎(chǔ)；熟練掌握ANSYS EM、Workbench、Matlab等軟件，有變壓器電磁和磁熱仿真、電機電磁、磁熱和電磁振動噪聲仿真、耦合器電磁仿真、電磁銜鐵機構(gòu)電磁仿真等項目經(jīng)驗。培訓40多場次，學員上千人。
內(nèi)容大綱
報名費用
標準費用：3980元/人，食宿可統(tǒng)一安排，費用自理。
展開 軌道電磁炮技術(shù)的多場耦合仿真----電熱 結(jié)構(gòu) 溫度耦合
位移和時間的關(guān)系
4.電熱、結(jié)構(gòu)和溫度耦合仿真
根據(jù)前面的結(jié)果可以獲取電磁炮彈的受力以及移動位移和時間的關(guān)系，這些數(shù)據(jù)都是運動相關(guān)的結(jié)果，那么根據(jù)發(fā)熱原理，可以知道溫度的仿真需要考慮電流的焦耳熱、摩擦熱、電弧高溫熱、高溫物體熱傳導(dǎo)。這些結(jié)果在仿真分析中，我們采用直接耦合的方法來完成，即電熱結(jié)構(gòu)耦合場分析.為了展示動態(tài)效果，本次分析采用瞬態(tài)分析，查看運動和溫升的過程.
4.1分析模型
仿真模型采用2D模型，并且由于上下對稱采用一半的模型來分析，簡化分析過程和計算時間，模型如圖所示
2D仿真模型
模型網(wǎng)格劃分-對稱顯示
4.2分析單元及材料
在ANSYS中可以完成電熱結(jié)構(gòu)耦合的分析三維的為226單元，二維的分析采用223單元.
材料設(shè)定為銅導(dǎo)體，設(shè)置材料相應(yīng)的密度，彈性模量、電阻率、熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容等與電、熱、結(jié)構(gòu)分析相關(guān)的物理屬性。
4.3邊界條件的設(shè)定
本次瞬態(tài)仿真分析考慮的因素較多，因此從以下幾個方面來考慮仿真設(shè)置。
（1）材料按照實際情況給定不同的物體。
（2）炮彈和導(dǎo)軌的接觸需要修改相關(guān)接觸單元的關(guān)鍵字，更改為考慮摩擦，設(shè)置摩擦系數(shù)0.3；考慮電流的傳導(dǎo)，更改關(guān)鍵字考慮電流傳遞；考慮熱量的傳遞，更改接觸關(guān)鍵字設(shè)置相應(yīng)的熱阻或完好接觸來傳遞熱量。
展開 “COMSOL軟件+多物理場耦合仿真”培訓第十期：網(wǎng)格/流動傳熱/光電/力學/電磁場分析/經(jīng)典案例
各企事業(yè)單位、高等院校及科研院所：
COMSOL是一款大型的高級數(shù)值仿真軟件，廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域的科學研究以及工程計算，在多物理場耦合分析方面有其獨到的優(yōu)勢，因此被應(yīng)用于各個相關(guān)科研和產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域，在我國擁有非常廣闊的前景。多物理場耦合仿真分析是近年來應(yīng)用比較廣泛的有限元仿真分析方法，大大的縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，提高科研效率。為進一步推動高等院校、科研院所及企事業(yè)單位在COMSOL多物理耦合研究工作的開展，中科軟研（北京）科學技術(shù)中心（http://www.fzby.org.cn/）特邀一線專家共同舉辦COMSOL通用多物理場耦合仿真核心技術(shù)應(yīng)用與案例實戰(zhàn)在線培訓班。本次培訓課程從幾何創(chuàng)建、交互式網(wǎng)格剖分技術(shù)、模型設(shè)定、后處理、多物理場模擬等方面進行了介紹，并結(jié)合實際案例進行了詳細的講解和具體的操作指導(dǎo)。由中科軟研（北京）科學技術(shù)中心主辦、北京富卓佰揚科技有限公司承辦。具體事宜如下：
1 培訓目標
1、能夠利用COMSOL軟件進行具體項目和科研工作的開展；
2、對配套的專業(yè)多物理場仿真理論有較深的理解，并掌握軟件的使用。
3、通過原理解析、大量實例操作強化應(yīng)用，提升學員解決實際工程問題的能力。
4、建立學員微信群，學完后可以繼續(xù)在群里與主講老師、同學交流問題，鞏固學習內(nèi)容。
注：參加線上培訓，以后本人可以免費參加相同線上及線下課程，不限次數(shù)、學會為止！
2 培訓優(yōu)勢
1、報名繳費后提前獲取電子講義及模型，可提前預(yù)習；全程錄制視頻，支持回放；
2、培訓老師理論和工程經(jīng)驗豐富，我們會結(jié)合學員實際需求備課并補充相關(guān)內(nèi)容；
3、培訓結(jié)束后，培訓老師留給學員手機和Email，提供技術(shù)支持，充分保證培訓后出效果。
3 培訓專家
中國科學院、清華大學、四川大學等科研機構(gòu)的高級專家。
展開 BGA封裝焊點動靜力學與溫度場耦合仿真分析 ￥9.9
第2章 靜力學仿真分析
2.1 模型建立
基于DSP實物模型進行有限元建模，建立429個焊點模型，按照實際安裝布局建立PCB模型，并按照DSP四角實際點膠情況建立環(huán)氧樹脂模型進行模擬，具體材料屬性見下表。
表2-1 分析材料屬性
部件
材料
密度
(t/ mm3)
楊氏模量(MPa)
泊松比
屈服強度(MPa)
抗拉強度(MPa)
電路板
FR-4
1.9e-9
35000
0.2
345
420
芯片
陶瓷
3.85e-09
187000
0.25
369
448
BGA焊球
SAC305
7.3e-09
38000
0.33
44
44
環(huán)氧樹脂膠
DG-4
0.98e-09
100
0.3
—
150
1. 單元類型的選擇
結(jié)合本章節(jié)仿真條件，并為后續(xù)的熱應(yīng)力仿真作鋪墊，穩(wěn)態(tài)溫度場模擬選用C3D8R三維熱實體單元。該單元既能實現(xiàn)勻速熱傳遞，也可用于瞬態(tài)熱分析。單元類型選擇如下圖所示。
圖2-1 單元類型的選擇
2.
展開 
電磁炮多物理場耦合仿真 ￥800
</p><p>本案例模擬了電磁炮從發(fā)射到射出軌道的整個過程，具體計算得到磁場、電場、速度場和溫度場的動態(tài)變化規(guī)律，仿真結(jié)果如下所示：</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202112/05ed44ffff8e4625a7ed6955ca295f5b.gif" alt="磁場變化.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202112/13d7e90c948a4ef7890921e9e02a8d6a.gif" alt="電場變化.gif"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202112/4f1d678ba62a4c53b15b31665905c4bb.gif" alt="速度場變化.gif"></p><div contenteditable="false" width="100%">
<p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202112/e915e864c9134321b7088974a84ca90f.gif" title="溫度場變化.gif" alt="溫度場變化.gif" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202112/e915e864c9134321b7088974a84ca90f.gif?
展開 Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
Abaqus流場（流-固耦合）仿真案例講解
【12月4-5日 上海】ANSYS官方培訓—電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）
培訓背景
電機，特別是現(xiàn)代高效能電機和新型永磁電機，作為工業(yè)領(lǐng)域最為重要的電能轉(zhuǎn)換設(shè)備，其直接/間接用電量占到了工業(yè)領(lǐng)域總用電量的近75%，如何在電機方案設(shè)計前期有效提升產(chǎn)品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優(yōu)化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產(chǎn)品開發(fā)周期、降低產(chǎn)品的開發(fā)成本？上述問題嚴重制約著電機研發(fā)、設(shè)計企業(yè)和研究院所的長期穩(wěn)定發(fā)展，以及產(chǎn)品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設(shè)計企業(yè)和院所的產(chǎn)品設(shè)計能力提升、解決電機設(shè)計工程師在實際設(shè)計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設(shè)計工程師更好的使用軟件，普及ANSYS電機多物理場耦合分析高級功能， ANSYS公司（原廠）特定于12月4日在上海開辦 “電機多場耦合仿真（電磁、流體、振動、噪聲耦合分析）”專題班，幫助您全面了解ANSYS軟件最新功能與使用技巧，解答您在軟件使用中的疑惑與問題，并將上述軟件的各項功能靈活高效地應(yīng)用于仿真中，解決目前一些研究熱點中的仿真難題，提升高效電機產(chǎn)品研制和設(shè)計效率。
培訓合格者發(fā)放ANSYS技術(shù)培訓認證證書。
展開 陶瓷坯體的多物理場耦合仿真 ￥1000
本案例建立了一加熱爐內(nèi)陶瓷模型，基于COMSOL軟件中的固體力學模塊、固體和流體傳熱模塊、湍流流體模塊、動網(wǎng)格以及結(jié)合PDE描述的含水量變化，模擬了一多孔介質(zhì)模型的陶瓷坯體加熱過程中的體積變化，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎交流模型！
