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AcuSolve與與與與 JMAG耦合的耦合的耦合的耦合的 3D 熱流分析熱流分析熱流分析熱流分析
勢流科技 / 陳桂村
2011 / 05 / 24
內 容
• 產品概述
• AcuSolve / JMAG 的介面
• SPM 馬達示例
• 結論
AcuSolve
• 一個強大的多用途的有限元素計算流體力學求解器• AcuSolve與其他軟體的區別
– 強固性強固性強固性強固性 大部份問題均可在第一次嘗試即獲致解決– 快捷快捷快捷快捷 耦合求解器可進行多機分佈的平行運算– 精確精確精確精確 達成空間與時間的高度準確度的同時,仍能保
持廣域與局部的穩定度– 特徵特徵特徵特徵 豐沛的功能;並持續擴展中
• 對於工程與科學的整體應用是一種使能技術
主要特徵
• 物理現象– 不可壓縮 & 弱壓縮的 Stokes 和 Navier-Stokes 方程式– 熱分析
• 共軛熱傳• 多層熱薄殼• 封室輻射-視角因數• 太陽輻射
– 多重物質輸送方程式
• 紊流模型– Spalart-Allmaras RANS 模型– Dynamic 次網格 LES模型– RANS/LES 混合(DES) 與DDES模型
• 時間精確的暫態模擬– 與控制系統耦合
主要特徵(續)
• 任意 Eulerian & Lagrangian方法– 彈性網格運動– 自由表面– 導引表面– 滑移網格
• 流體/結構互動– 實用的 FSI (P-FSI)– 直接耦合 FSI (DC-FSI)– 剛體與流體耦合
• 支援計算空氣噪音(CAA)模擬• 顆粒跟蹤器
• 穩態與暫態
• 還有更多….
AcuConsole
• 做為 AcuSolve的前處理 GUI– 從 CAD 或網格開始
• Pro/E、Parasolid、ACIS、Discrete、CATIA V5• Hypermesh、ICEM、Harpoon、GridGen、PointWise
– 從 CAD 模型生成網格• 自動四面體網格產生器
• 邊界層功能
– 完整設定問題規格• 廣域參數• 邊界條件等
– 啟動求解器• 進度監視
– 容易發展的客製化功能
為何需要 AcuSolve/ JMAG 介面
• 溫度對於電磁性質是敏感的– 工程師必須加入溫度效應的解決方案
• JMAG 是電磁分析軟體的領先品牌– 能夠計算電磁損耗並做為熱源
• JMAG 也計算溫度場– 藉由熱傳(薄膜)係數結合流體(空氣)效應
• AcuSolve進行完全 3D 熱流分析– 自然對流、強制對流、紊流、共軛熱、暫態效應、輻射,等
– 不實施建模簡化�無薄膜係數趨近
• 因此,AcuSolve與 JMAG 結合可提供完全解決方案
耦合分析的流程
輸入 JMAG 網格及熱損耗
• 輸入 JMAG 網格並求解
• 檢視 JMAG 模型
• 定位 JMAG 模型
• 映照 JMAG 體積熱損耗成為 AcuSolve體積熱源
JMAG 解決方案:SPM 馬達
• 4-極 24-槽表面磁鐵馬達• 轉速:1800 (rpm)• 計算三部份損耗:
磁鐵渦電流的焦耳損 線圈電流的焦耳損 定子磁通變換的鐵損
AcuSolve解決方案:穩態分析
• 固體性質:– 線圈:銅– 磁鐵:磁性鋼材– 其他部件:鋼鐵
• 流體性質:– 空氣– 周邊溫度 30 ℃– 自然對流
• Boussinesq模型
溫度場
• 馬達蓋:78℃• 轉子:79.5℃• 線圈:78 ~ 79℃• 軸桿:76 ~ 79℃
• 周邊溫度 30 ℃
速度場
• 最大速度:8.6 m/sec– 轉子與定子之間的氣隙
• 外部流場則緩慢許多
薄膜係數
• 熱傳(薄膜)係數分佈:– 轉子中間部位:24~30 J/m2-sec-K– 轉子柱體端部:36 J/m2-sec-K
暫態解析
• 初步結果:• 滑移介面:• 熱傳(薄膜)係數:
結 論
• 一個強大的多用途的有限元素計算流體力學軟體– 主要的商業有限元素 CFD 求解器技術與解析的領導品牌
• AcuSolve與其他軟體的區別– 強固性– 快捷– 精確– 豐沛的功能– 容易使用
• 與 JMAG 整合運用– 與 JMAG 共用 CAD 模型– 藉 GUI 介面載入 JMAG 損耗– 進行完全 3D 熱流分析
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