ANSYS多物理场分析技术培训

ANSYS多物理场仿真分析技术培训个人介绍2©2014ANSYSInc.李岩冰，安世亚太多物理场分析工程师。主要负责低频电磁与多物理场耦合产品。针对电机、变压器，中高压开关、电力系统绝缘等低频电磁设备提供磁-热-结构，磁-结构，静电-结构，电-热-结构，电磁散热与电磁振动噪声等分析与计算。曾独立完成某公司高压绝缘子电场计算，某研究院电磁感应加热分析等咨询项目，获得了客户的认可。目录ANSYS多物理场分析概述ANSYS多物理场分析内容及流程ANSYS多物理场分析实例3©2014ANSYSInc.目录ANSYS多物理场分析概述ANSYS多物理场分析内容及流程ANSYS多物理场分析实例4©2014ANSYSInc.ANSYS中的物理场与物理量5StructuralFluidThermalElectro-staticElectricalMagneticElectro-magneticAcoustics©2014ANSYSInc.6多物理场强调场与场间耦合方便。ANSYS提供直接耦合与间接耦合©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法7©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法8顺序耦合方法手动方法物理场设置法Multi-Field求解器WB架构法原始手动方法改进的手动方法（不匹配网格上插值载荷）*Moper的Mapping功能选项；或不匹配网格插值程序取代LDREAD或BFINT©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法9多物理场求解器(multi-fieldsolvers)MFS（仅限于ANSYS内部求解器）MFX（CFX或其他外部求解器）物理场设置法场内循环：每个物理场有独立网格、单元类型、边界条件、载荷、求解设置。每场求解前，其他场传递的载荷已接收；对所需分析场的模型信息已准备；每场求解时，各自场设定的收敛准则。每场求解完，传递结果给其他场。场间循环：场间依据L2法则判断收敛性。CONV=log(εx/εmin)/(logεmax/εmin)εx≤εminandCONV≤0收敛εx≥εmaxandCONV≥1发散场间必须达到收敛，才能进行下一时间步计算。时间循环：每个物理场赋予相同的计算总时间。©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法鼠标拖-放实现多物理场之间的耦合Workbench集成电、磁、结构、流体，温度、声学等功能模块。WB架构方法©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法11ANSYSWorkbench…Multi-physicsplatformDrag-Drop实现物理场耦合流程同一模型非同一模型©2014ANSYSInc.ANSYS多物理场分析方法12电磁场分析Workbench多物理场允许各场之间采用不同网格，并自动进行mapping操作。流场分析结构场分析ANSYS多物理场分析方法©2014ANSYSInc.目录ANSYS多物理场分析概述ANSYS多物理场分析内容及流程ANSYS多物理场分析实例13©2014ANSYSInc.14©2014ANSYSInc.热电分析直接耦合直接耦合15©2014ANSYSInc.压电分析直接耦合直接耦合16©2014ANSYSInc.声振耦合直接耦合直接耦合17©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合电磁-热-结构18©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合热应力19铜损铁损涡损©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合磁热耦合——磁场20损耗结果传递至热分析模型（包含铜损、涡损和铁损）©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合磁热耦合——温度场电磁力作FFT分解把电磁力按施加到定子齿上及频率相关约束条件电磁力作FFT分解©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合电磁振动噪声分析——磁场22不同频率下的位移分布Knoten477231.E-091.E-081.E-071.E-061.E-051.E-041.E-030100020003000400050006000700080009000Frequenz[Hz]Amplitude[mm]NSOLUXNSOLUYNSOLUZ©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合电磁振动噪声分析——振动2390°-50-40-30-20-100102030405005001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000Frequenz[Hz]L_p[dB]©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合电磁振动噪声分析——噪声24©2014ANSYSInc.顺序耦合顺序耦合ExternalData©2014ANSYSInc.25©2014ANSYSInc.ExternalData顺序耦合顺序耦合©2014ANSYSInc.目录ANSYS多物理场分析概述ANSYS多物理场分析内容及流程ANSYS多物理场分析实例26©2014ANSYSInc.案例——开关的电-热-结构分析27©2014ANSYSInc.问题描述：两片搭接的导电铜排通入电流电流产生的焦耳热使铜排温升过高铜排发生形变，彼此分离方法&难点：电-热-结构多物理场分析注意其中的接触电阻与结构接触电流密度分布温度分布触头形变分离28©2014ANSYSInc.案例——电磁-流体散热问题描述：线圈对导磁体感应加热对域内进行强迫风冷方法&难点：电磁-流体多物理场电磁发热的传递流体加载与后处理电磁损耗分布域内温度损耗传递29©2014ANSYSInc.案例——电机电磁振动噪声分析问题描述：IPM电机瞬态磁场分析时域电磁力产生频域机械振动机械振动产生噪声传播方法&难点：电磁-结构-声学多物理场耦合电磁力的传递过程噪声计算方法振动形变噪声SPL振动形变vs频率