電磁力耦合仿真的案例
圓柱形頭螺旋尾的三維結構的電磁力耦合仿真 ￥1000
幾何模型已由SOLIDWORKS建模，材料已在COMSOL中配置。 如下圖所示，幾何模型是一個圓柱形頭螺旋尾的三維結構(材料是柔性橡膠)，以及倆塊NdFeB永磁鐵。其中，倆塊磁鐵緊嵌在圓柱形頭部。
該三維結構置于背景磁場B0中，背景磁場大小和磁感應方向均不變。倆個磁體的磁極方向如藍色箭頭所示，由南極指向北極(已在COMSOL中配置)。在背景磁場作用下，倆個磁體受到磁轉矩作用，磁極會趨向于背景磁場方向，并傳遞給彈性結構頭部一個變形(變形趨勢如綠色箭頭所示)。模擬結果如圖所示：
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
圖6 電磁熱耦合載荷傳遞量類型圖
04
仿真結果
電磁場計算結果
INTESIM計算得到線圈的電流密度如圖7所示。
圖7 線圈的電流密度
INTESIM計算得到鍋體底部的渦流密度如圖8所示。
圖8 鍋底的渦流密度
電磁爐的鍋體底部熱損耗如圖9所示。
圖9 鍋體底部熱損耗
熱場計算結果
查看整體的溫度分布如圖10所示。
圖10 整體的溫度分布
查看鍋體底部的溫度分布如圖11所示。
圖11 鍋體底部的溫度分布
查看陶瓷的溫度分布如圖12所示。
圖12 托盤的溫度分布
05
總結
本案例使用INTESIM軟件，基于渦流場分析、熱場分析和非匹配網格映射插值等功能，實現了電磁-熱耦合分析求解。仿真計算得到的熱損耗和溫度結果與對標軟件結果基本吻合。本案例驗證了INTESIM多物理場仿真模塊中的電磁-熱耦合仿真功能，對渦流場分析和熱場分析及耦合仿真進行應用驗證，能夠為廣大用戶在電器領域中的電磁場、熱場耦合仿真應用提供可行方案。
文章來源: 英特仿真INTESIM
展開 電磁閥“電磁-溫度-流體-應力”多物理域耦合仿真分析
電磁閥零件名稱及材料
多物理場耦合計算分析流程
ANSYS把各物理域軟件集成到同一個平臺Workbench下，各模塊之間無縫實現數據共享和傳輸，相互之間還能迭代，使仿真模型最大限度接近物理實際模型。該電磁閥模型采用ANSYS Maxwell電磁場分析計算線圈繞組的生熱，計算得到的結果導入ANSYS Mechanical的熱分析模塊計算電磁閥的溫度分布，再將計算的結果導入ANSYS Mechanical結構分析模塊進行熱應力分析。同樣采用ANSYS Fluent計算電磁閥噴油燃料的流場分布，包括壓力，速度分布等。并可將壓力分布和噴油燃料和電磁閥結構的之間的換熱系數導入ANSYS Mechanical作為邊界條件進行電磁閥的結構力學分析。另外，ANSYS Fluent計算的壓力結果作為載荷邊界條件加入了在Maxwell的計算。
整個分析過程在ANSYS Workbench平臺下的流程如下：
Workbench多物理場耦合仿真流程
根據提供的電磁閥模型stp格式的CAD文件，直接輸入到workbench平臺下的MAXWELL 3D中，對其各部分部件分配材料，如下圖：
因為該電磁閥是直流電源供電，所以沒有渦流損耗和磁滯損耗，主要是線圈通電的銅損，仿真結果如下圖，從圖中可以看出，電磁閥的損耗主要集中在線圈上，與理論推導一致。
所以重點考察線圈繞組上的損耗，輸入ANSYS Mechanical, 考察系統溫升。如下圖
線圈繞組焦耳損耗分布
Maxwell計算線圈生熱導入Mechanical
然后進行流體分析計算。本案例中的原始CAD模型只包含了固體區域，比如活門，彈簧，銜鐵，墊圈，頂桿等，做CFD仿真分析需要事先將流體域（通流域）抽出來，并設定相應的邊界條件。
展開 電磁閥“電磁-溫度-流體-應力”多物理域耦合仿真分析
作動器是一種通電以后對鐵磁物質產生吸力、把電能轉化成機械能的電器，用于對負載的速度、方向、位移、力進行控制，有時候也稱為制動器、電磁閥、致動器或電磁鐵等。作動器的應用領域很廣，許多自動化電器（例如繼電器、接觸器、變換器等）和自控、遙控中操縱各種氣閥、油閥的電磁閥，都是以作動器機構為主體構成的，其他的例如汽車里的電控噴油嘴，電梯里的電磁制動器，起重吊車上的制動電磁鐵，電力傳動中的電磁離合器，機床上的點此卡盤等，都是作動器應用的具體例子。
作動器的結構形式有很多，但工作原理都是相同的，且大都包含鐵心、線圈、銜鐵和彈簧等基本組成部分。
工作原理
電磁閥斷電狀態
電磁閥通電狀態
大咖慧網絡培訓
2022年9月27日-28日，安世亞太大咖慧推出ANSYS閥門仿真專題免費線上培訓，專題講座包含：電磁閥“電磁-溫度-流體-應力”多物理、球閥的參數化流場仿真及優化，不容錯過。
上圖中各序號代表的零件名稱及材料見下表。工作介質為3號噴油燃料（航空煤油）。進油口與外部油源系統連通，進油口壓力為10MPa。控油口與壓力控制腔連通，故控制口壓力沒有定值，隨著電磁閥的工作狀態而改變；回油口與油箱連通，出油口壓力為0.3MPa。
當線圈繞組斷電時，在彈簧力及液動力作用下推動序號12，序號8和序號5一起向左運動，當運動到序號5的端面與序號2的孔底端面貼合時停止運動，此時進油口與控制口相通，油液通過進油口和控制口流入控制腔，回油口與油箱連通，如圖一所示。當線圈繞組通電時，在電磁力作用下，電磁力克服彈簧力及液動力，使序號12，序號8和序號5一起向右運動，當運動到序號5的端面與序號9的端面貼合時停止運動，此時控制口與回油口相通，控制腔內的油液通過控制口和回油口流回油箱，如上圖所示。
展開 
電磁仿真：計算復雜的耦合作用
本文原刊登于AutoCAD雜志：《Electromagnetic simulation: calculate complex interactions》
編輯整理：褚正浩 | Ansys中國高級應用工程師
此前Ansys推出的HFSS網格融合功能，是一種針對復雜設計及其組件間耦合作用進行電磁仿真的解決方案，旨在幫助降低如人工智能、5G通信或工業物聯網等領域的研發成本，并加速產品研發。
與過去相比，現代電子產品的精密程度更高
在實現更小產品外形尺寸的同時，工程師還需要提升功能，保持甚至降低功耗
對于人工智能、機器學習、自動駕駛汽車、5G通信、高性能計算和工業物聯網等領域，計算組件之間以及整個系統之間的復雜耦合作用至關重要
電磁仿真工具Ansys HFSS Mesh Fusion的出現，讓工程團隊可以生成網格并求解超大規模的設計
Ansys推出的HFSS網格融合功能，是針對復雜設計進行電磁仿真的解決方案，有望降低研發成本并加速高質量產品的研發。該軟件能夠實現復雜電磁系統的快速、全耦合仿真。此前是在AnsysHFSS 2021 R1版本中推出了HFSS網格融合功能，幫助工程師將集成電路（IC）、封裝、連接器、印刷電路板、天線和平臺整合在統一的Ansys HFSS設計中，以預測電磁耦合作用。HFSS網格融合功能通過在組件級應用先進的網絡技術，突破了以往諸多瓶頸，同時還可以實現計算機多核、計算機集群并行運行或在Ansys Cloud中運行。此外，創新型求解器技術將提取全耦合、無損、全波的電磁矩陣。
展開 軌道電磁炮技術的多場耦合仿真----電熱 結構 溫度耦合
由于電磁炮的溫度問題導致發射效率不會太高，因此我們從仿真角度來模擬炮彈發射過程中的炮筒溫度發熱傳遞效果，仿真涉及到電磁場仿真、機構運動仿真、溫度場仿真，而且在短時間內進行多種場的耦合分析，還要考慮各個場之間的數據對應，這為仿真計算帶來了一定的難度，下面從ANSYS workbench仿真來模擬這個過程.
1.發熱原理
電磁炮的炮筒發熱主要由以下幾部分構成
（1）大電流在導軌上的傳遞，產生的焦耳熱，由于炮彈的出膛時間較短，但是其電流過大，需要考慮發射時間的影響
（2）炮彈后側導電體橫截面積較小，而且持續通大電流，產生高溫，需要考慮該部分導體向側面的穩定傳導效果
（3）炮彈和導軌之間的滑動連接，必然導致導軌和炮彈后側導體之間產生電火花放電，電弧是高溫等離子體，需要考慮高溫的熱傳導效果
（4）炮彈和導軌之間的高速摩擦產生的摩擦生熱導致導軌高溫
2.電磁仿真
電磁仿真需要計算的是電磁炮彈在導軌中的受力。由于導軌為平行導軌，炮彈受到的推力為恒定的電磁力，在電磁場中建立三維仿真模型，由于炮彈后側部分根據圖中所示為連接兩側的導體，建立模型如圖所示，建立相應的網格模型。（本次分析假定采用尺寸為導軌間距90mm，炮彈質量5.67Kg，電流為10KA）
電磁仿真模型
網格模型
邊界條件（藍色部分為導體）
由于電流較大，加載一個大電流在導軌上，計算磁場。計算磁場分布和洛侖茲力，結果如下圖所示。圖中可以看到炮彈的后方磁場強度最大，正式由于該位置的電動力，推動了炮彈的加速，進而達到預定的速度。電流密度可以看出導體部分電流密度均勻，而炮彈后方由于導體橫截面積較小，故其電流密度較大，發生熱量也相對集中。
展開 電磁仿真：計算復雜的耦合作用
本文原刊登于AutoCAD雜志：《Electromagnetic simulation: calculate complex interactions》
編輯整理：褚正浩 | Ansys中國高級應用工程師
此前Ansys推出的HFSS網格融合功能，是一種針對復雜設計及其組件間耦合作用進行電磁仿真的解決方案，旨在幫助降低如人工智能、5G通信或工業物聯網等領域的研發成本，并加速產品研發。
與過去相比，現代電子產品的精密程度更高
在實現更小產品外形尺寸的同時，工程師還需要提升功能，保持甚至降低功耗
對于人工智能、機器學習、自動駕駛汽車、5G通信、高性能計算和工業物聯網等領域，計算組件之間以及整個系統之間的復雜耦合作用至關重要
電磁仿真工具Ansys HFSS Mesh Fusion的出現，讓工程團隊可以生成網格并求解超大規模的設計
Ansys推出的HFSS網格融合功能，是針對復雜設計進行電磁仿真的解決方案，有望降低研發成本并加速高質量產品的研發。該軟件能夠實現復雜電磁系統的快速、全耦合仿真。此前是在AnsysHFSS 2021 R1版本中推出了HFSS網格融合功能，幫助工程師將集成電路（IC）、封裝、連接器、印刷電路板、天線和平臺整合在統一的Ansys HFSS設計中，以預測電磁耦合作用。HFSS網格融合功能通過在組件級應用先進的網絡技術，突破了以往諸多瓶頸，同時還可以實現計算機多核、計算機集群并行運行或在Ansys Cloud中運行。此外，創新型求解器技術將提取全耦合、無損、全波的電磁矩陣。
三星電子晶圓代工設計技術團隊副總裁Sangyun Kim表示：“隨著電子系統集成度不斷提高，對綜合電磁系統分析的需求也越來越大。
展開 新能源汽車驅動電機NVH仿真中的電磁力處理
電機NVH是一個多物理場耦合的問題，其中涉及到的電磁、機構運動、熱流等領域，對應仿真也需要采用多個不同領域的求解器聯合求解。目前，對于由于電磁載荷引起的電機噪聲仿真一般采取先進行電磁仿真提取電磁力，然后將提取的電磁力加載到結構有限元模型上進行結構振動噪聲仿真的流程。
電磁仿真需要采用考慮運動的時域求解器，因此往往采用2D模型提高仿真分析效率。結構有限元模型往往為三維網格，求解采用頻域算法。電磁仿真的模型和結構仿真模型是兩套不同的模型網格。如何快速高效的建立電磁仿真和結構振動噪聲仿真模型之間的數據傳遞是目前大多數電機NVH仿真工程師所關心的。西門子Simcenter 3D技術團隊針對這個問題，開發了針對性的程序，可以快速方便的解決從電磁仿真到振動噪聲仿真之間電磁力處理的問題。程序功能主要應用可以概況為以下幾點：
1. 任意定子結構加載位置選擇
為了實現低噪音設計，在電機結構設計中定子齒的齒頂往往不再是圓弧形。出現了平齒、內凹、外凸等多種形狀。針對這些新的結構型式，如何能夠快速高效的提取齒頂的載荷？
在我們的程序中，只需要設置關注的區域范圍，軟件會基于實際的2D電磁網格及電磁力自動提取齒頂的電磁力，并將2D的電磁仿真計算出的電磁力拉伸為用于有限元網格加載的電磁力。通過該程序，我們可以實現：
精確考慮外凸和內凹齒面效果
精確切向力引起定子齒變形
減小電磁力文件大小
2. 基于多個穩態轉速的電磁階次力提取
在計算電機加速噪聲時的電機轉速是變化的，在電磁仿真時的工況為恒定轉速工況。電機實際的振動噪聲問題往往體現為階次的特征，所以采用階次計算的方式計算振動噪聲可以更好的對電機振動噪聲進行分析。
展開 電磁炮多物理場耦合仿真 ￥800
<p>電磁炮是利用電磁發射技術制成的一種先進動能殺傷武器。與傳統大炮將燃氣壓力作用于彈丸不同，電磁炮是利用<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E7%A3%81%E7%B3%BB%E7%BB%9F/822874" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁系統</a>中<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E7%A3%81%E5%9C%BA/425162" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁場</a>產生的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%89%E5%9F%B9%E5%8A%9B/2076111" rel="noopener noreferrer" target="_blank">安培力</a>來對金屬炮彈進行加速，使其達到打擊目標所需的動能，與傳統的推動的大炮，電磁炮可大大提高彈丸的速度和射程。
展開 電磁仿真：計算復雜的耦合作用
此前Ansys推出的HFSS網格融合功能，是一種針對復雜設計及其組件間耦合作用進行電磁仿真的解決方案，旨在幫助降低如人工智能、5G通信或工業物聯網等領域的研發成本，并加速產品研發。
與過去相比，現代電子產品的精密程度更高
在實現更小產品外形尺寸的同時，工程師還需要提升功能，保持甚至降低功耗
對于人工智能、機器學習、自動駕駛汽車、5G通信、高性能計算和工業物聯網等領域，計算組件之間以及整個系統之間的復雜耦合作用至關重要
電磁仿真工具Ansys HFSS Mesh Fusion的出現，讓工程團隊可以生成網格并求解超大規模的設計
Ansys推出的HFSS網格融合功能，是針對復雜設計進行電磁仿真的解決方案，有望降低研發成本并加速高質量產品的研發。該軟件能夠實現復雜電磁系統的快速、全耦合仿真。此前是在AnsysHFSS 2021 R1版本中推出了HFSS網格融合功能，幫助工程師將集成電路（IC）、封裝、連接器、印刷電路板、天線和平臺整合在統一的Ansys HFSS設計中，以預測電磁耦合作用。HFSS網格融合功能通過在組件級應用先進的網絡技術，突破了以往諸多瓶頸，同時還可以實現計算機多核、計算機集群并行運行或在Ansys Cloud中運行。此外，創新型求解器技術將提取全耦合、無損、全波的電磁矩陣。
三星電子晶圓代工設計技術團隊副總裁Sangyun Kim表示：“隨著電子系統集成度不斷提高，對綜合電磁系統分析的需求也越來越大。Ansys網格融合功能使我們優秀的工程團隊能夠開發出最優設計，縮短設計周期，降低成本并提高向客戶創造的價值。使用網格融合功能，我們能研發出此前無法想像的先進設計。實際上，對于客戶最新的平板電視產品，我們仿真了整個房間的電磁傳輸情況。”
展開 電磁閥仿真專題培訓-Maxwell 3D側向作用力
文章發布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯系我們：021-58403100
本教程演示了如何使用多相模型模擬軸承油膜潤滑。
啟動FLUENT并導入網格
第一步
在Windows系統下執行“開始”→“所有程序”→ANSYS 2021→Fluid Dynamics→Fluent 2021命令，啟動Fluent 2021。
第二步
單擊主菜單中File→Read→Mesh命令，導入.msh網格文件。
定義模型
單擊命令結構樹中General按鈕，彈出General（總體模型設定）面板。在Solver Time中選擇Steady。
設置材料
單擊主菜單中Setting Up Physics→Materials→
Create/Edit，彈出Create/Edit Materials（材料）對話框。創建新物質，oil。
定義多相流模型
第一步
在模型設定面板Models中雙擊Multiphase按鈕，彈出Multiphase Model（多相流模型）對話框，選擇Mixture，單擊OK按鈕確認并關閉對話框。
第二步
在模型設定面板Models中雙擊Multiphase下的Phases按鈕，彈出Phase（多相流設置）對話框，在Phase-1對話框中，Phase Material選擇oil，在Phase-2對話框中，Phase Material選擇air，單擊OK按鈕確認并關閉對話框
展開 
【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，特別是現代高效能電機和新型永磁電機，作為工業領域最為重要的電能轉換設備，其直接/間接用電量占到了工業領域總用電量的近75%，如何在電機方案設計前期有效提升產品的效率？如何在保證效率的同時綜合提升電機的散熱性能指標？如何優化電機振動和噪音？如何盡可能的壓縮產品開發周期、降低產品的開發成本？上述問題嚴重制約著電機研發、設計企業和研究院所的長期穩定發展，以及產品的核心競爭力提升。
為了推進中國電機設計企業和院所的產品設計能力提升、解決電機設計工程師在實際設計中面臨的工程問題；同時，也為了讓廣大電機設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，提升高效電機產品研制和設計效率。
培訓合格者發放ANSYS技術培訓認證證書。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真
200元優惠
優惠二：報名兩人及以上每人可享受200元優惠
授課老師閻老師，來自國內知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結構、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 實現科研夢！
基于comsol的三相變壓器電磁、熱、固、噪聲多物理場耦合仿真分析 ￥4500
image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p>幫忙多關注我，后續會有更為詳細的教程更新！！</p><p><br></p><p> 變壓器噪音是由本體結構設計、選型布局、安裝、使用過程中，變壓器本體及冷卻系統產生的不規則、間歇、連續或隨機引起的機械噪音及空氣噪音總和。變壓器所產生的噪音廣泛影響住宅小區、商業中心、輕站、機場、廠礦、企業、醫院、學校等<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%BA%E6%89%80/4356269" rel="noopener noreferrer" target="_blank">場所</a>。</p><p>變壓器噪音共有三個<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%A3%B0%E6%BA%90" rel="noopener noreferrer" target="_blank">聲源</a>，一是鐵心，二是繞組，三是冷卻器，即空載、負載和冷卻系統引起噪音之和。鐵心產生噪音原因是構成鐵心硅鋼片交變磁場作用下，會發生微小變化即磁致伸縮，磁致伸縮使鐵心隨勵磁頻率變化做周期性<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%8C%AF%E5%8A%A8/33108" rel="noopener noreferrer" target="_blank">振動</a>，鐵心磁致伸縮變形和繞組、油箱及磁屏蔽內電磁力所引起。繞組產生振動原因是電流繞組中產生電磁力，漏磁場也能使結構件產生振動。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓班
基礎的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統性培訓學習comsol軟件
四、培訓講師
授課老師閻老師，來自國內知名科研院校，國家重點實驗室成員，有將近十年的comsol仿真經驗，主要擅長電磁、電磁熱、電磁熱流、磁流體、電磁結構、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、多物理場仿真的發展簡況。
2、操作界面介紹及操作技巧。
3、多物理場耦合的預定模式與耦合操作。
4、多物理場仿真軟件的關鍵特性
5、COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎操作
1、幾何建模：
COMSOL自帶幾何文件創建詳解， 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、網格剖分：
網格劃分及各項功能詳解，網格剖分注意事項和網格收斂性判定，不同物理場的網格選擇與優化，網格質量判定與估計，自適應網格用法詳解。
3、后處理：
數據集處理以及求解數據的選擇，數據的二次處理繪圖
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化求解器。
5、參數、變量、函數、探針的作用及其使用方法，參數化掃描和助掃描的作用和使用。
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術詳解
1、麥克斯韋方程組微分形式講解和推導
2、電容、電感、電阻的控制方程和邊界條件設置，提取集總參數得到電容值，電感值。
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