Ansys 2024 R2 wprowadza istotne ulepszenia w analizach elektromagnetycznych, w tym ulepszenie interfejsu pomiędzy siatkami podczas ruchu obrotowego w Ansys Maxwell, co upraszcza proces symulacji. Ansys HFSS oferuje nową metodę równoległego zagęszczania siatki, skracającą czas symulacji, a Ansys Q3D i Icepak zapewniają dokładniejsze analizy termiczne. Ansys SIwave i Motor-CAD również zyskały nowe funkcje, poprawiając efektywność i dokładność analiz, w tym lepsze modelowanie strat uzwojenia i optymalizację maszyn elektrycznych. To kompleksowe narzędzie wspiera projektowanie zaawansowanych systemów elektromagnetycznych.
Spis treści:
- Oprogramowanie Ansys Maxwell
- Oprogramowanie Ansys HFSS
- Analizy sprzężone Q3D z Icepak
- Analizy zasilania elektroniki w Ansys SIwave
- Interfejs zdalny Ansys Electronic Desktop
- Analizy termiczne w Icepak
- Oprogramowanie Ansys Motor-CAD
- Podsumowanie
Analizy elektromagnetyczne niskich częstotliwości w Ansys Maxwell
W Ansys Maxwell pojawiło się sporo ciekawych nowości, które ucieszą każdego użytkownika. Usprawniono między innymi formułę dotyczącą interfejsu pomiędzy siatkami w maszynach wirujących. W poprzednich wersjach, aby osiągnąć jak najwyższą możliwą dokładność, konieczne było ręczne obliczanie wielkości elementów siatki na krawędzi regionu ruchu, tak aby siatka zazębiała się z zewnętrzną przy każdym kroku czasowym. Obecnie z użyciem funkcji continuum air nie musimy tworzyć siatki dopasowanej do kroku czasowego, nie ma już wymogu stałego kroku czasowego czy stałej prędkości (rys. 1).
Kolejną zmianą jest dodanie możliwości wyświetlania pól AC i DC w solverze Eddy Current. Aby to osiągnąć, należy użyć opcji „use pre computed permeability data”, co uwzględnia wpływ pola stałego na właściwości materiałów podczas obliczeń sygnału zmiennego o określonej częstotliwości.
Co więcej, kalkulator polowy otrzymał tryb algebraiczny, przy zachowaniu możliwości przełączania się na stosy. Usprawniono również postprocesor, co pozwala na szybsze obliczanie wizualizacji z użyciem pól oraz innych związanych z tym obliczeń.
Ciekawostką jest także nowa możliwość użycia wymuszenia, które pozwala na zaczytanie pliku z harmonicznymi, z których zostanie utworzony przebieg naszego źródła.
Analizy elektromagnetyczne wysokich częstotliwości w Ansys HFSS
W produktach przeznaczonych do symulacji HF także pojawiły się nowe funkcje. Jedną z nich jest innowacyjne rozwiązanie polegające na równoległym zagęszczaniu adaptacyjnym siatki dla różnych komponentów (rys. 2). Pozwala to na znaczne skrócenie czasu symulacji – dostępne jest kilka poziomów zapewniających różną dokładność, ale i różny czas symulacji, co możemy dostosować do swoich potrzeb.
HFSS został również zoptymalizowany pod kątem szybkości obliczeń, co w niektórych przypadkach przekłada się na wzrost wydajności nawet o 20% (rys. 3).
Poprawiono kształt sygnału TDR, który teraz jest bardziej gładki i przypomina rzeczywiste przebiegi. Możemy wybrać między wersją trapezoidalną a wygładzoną (rys. 4), stanowiącą rozwinięcie dotychczas dostępnego rozwiązania.
Analizy sprzężone Q3D z Icepak
Dodano także dwukierunkowe sprzężenie pomiędzy Q3D a Icepakiem, zwane „feedback iterator”. Umożliwia ono łatwą kosymulację między Q3D a Icepakiem, co pozwala na przeprowadzanie dokładnych analiz strat wynikających z przebiegów zmiennych w czasie, takich jak PWM (rys. 5).
Analizy zasilania elektroniki w Ansys SIwave
Przechodząc do SIwave, usprawniono tam wizualizację wyników podczas korzystania z solvera DCIR, a także dodano wykres zbieżności symulacji dla tego solvera (rys. 6).
Rys. 6. Wykres zbieżności oraz udoskonalone wyświetlanie wyników dla solvera DCIR.
Interfejs zdalny Ansys Electronic Desktop
Aby umożliwić zdalny monitoring przeprowadzanych obliczeń, wprowadzono przeglądarkową wersję AEDT (rys. 7), która pozwala na podgląd postępu symulacji oraz jej wyników.
Analizy termiczne w Icepak
W Icepaku również zaszło parę zmian, uwagę należy zwrócić na rozwijane możliwości obliczeń z użyciem GPU, ze względu na sposób swojego działania układy GPU mogą oferować znaczne skrócenie czasu obliczeń względem procesorów CPU. Sukcesywnie dodawane są kolejne elementy oprogramowania, w wersji 2024R2 dodano obsługę EM loss, 2D Source boundary condition,Coupled pressure-celocity formulation oraz Initial conditions for velocity.
Do oprogramowania wprowadzone zostało Mesh Fusion, znane już z oprogramowania takiego jak Maxwell czy HFSS.Mesh Fusion pozwala automatycznie dzielić model na wiele mniejszych domen i przyśpieszyć proces tworzenia siatki dla skomplikowanych modeli.
Dodana została opcja umożliwiająca traktowanie płynu jako gazu doskonałego (rys. 8). Domyślnie w AEDT Icepak używany był model Boussinesq’a dla rozwiązywania problemów związanych z konwekcją naturalną, która wynika z istnienia grawitacji oraz rozszerzalności cieplnej gazów zmieniającej ich masę na jednostkę objętości.
Symulacje silników elektrycznych w Ansys Motor-CAD
W najnowszej wersji Motor-CAD skupiono się na lepszej integracji z innymi modułami. Wprowadzono szereg ulepszeń, w tym moduł laboratoryjny Motor-CAD – Maxwell Split Analysis, który umożliwia obliczanie dużych modeli 3D przy użyciu HPC i zdalnych maszyn. Dodano także nowe funkcje w analizach NVH, takie jak możliwość odsłuchu wyników akustycznych bezpośrednio w Motor-CAD oraz lepsze połączenie z Ansys Sound.
Aktualizacja wprowadza również ulepszenia w metodach obliczeń strat uzwojenia. Dodano możliwość obliczania strat uzwojenia w każdym żłobku przy użyciu pełnej metody FEA (Full FEA), zamiast dotychczasowej praktyki obliczania strat tylko dla jednego żłobka w celu kalibracji współczynnika korekcji dla Hybrid FEA. Choć takie podejście znacząco wydłuża czas symulacji, pozwala uzyskać znacznie dokładniejsze wyniki dotyczące strat uzwojenia.
Ulepszono także obliczenia strat AC metodą Hybrid FEA (rys. 9), które teraz uwzględniają efekty naskórkowości. Straty wywołane przez ten efekt są szczególnie wyraźne przy wysokich częstotliwościach, gdy prąd płynie bliżej powierzchni przewodnika, co zwiększa jego efektywną rezystancję i straty mocy. Jest to kluczowe dla optymalizacji projektów maszyn elektrycznych, zwłaszcza przy wysokich prądach i częstotliwościach.
Nowa opcja w E-Magnetics pozwala na zdefiniowanie zewnętrznych granic FEA (rys. 10), co jest szczególnie przydatne w przypadku stojanów o nieregularnych kształtach lub gdy laminowany stojan jest silnie nasycony. Dzięki tej funkcji możliwe jest dokładniejsze modelowanie i analiza maszyn elektrycznych, co prowadzi do lepszej optymalizacji ich wydajności.
Podsumowanie
Ansys nieustanie rozwija swoje oprogramowanie i nie stoi w miejscu. Rozwój jest nieodłącznym elementem postępu, bez którego utknęlibyśmy w miejscu, a w dłuższej perspektywie czasu zostali wyprzedzeni przez innych. Po więcej nowości i informacji o programowaniu zapraszamy do kontaktu.
Autorzy: Michał Misiewicz, Piotr Sadowski, MESco Sp. z o.o.
Obserwuj nas w mediach społecznościowych i bądź na bieżąco
