معرفی سریع مدلسازی مغناطیس دائمی
من نوشتههای متعددی در وبلاگ نوشتهام که از یک راه یا روش دیگر شامل آهنرباهای دائمی است. خواندن آنها ممکن است این سوال را ایجاد کند که “در مورد یک مقدمه ساده تر برای شبیه سازی آهنربای دائم چطور؟” به اندازه کافی منصفانه است، در اینجا نحوه مدل سازی یک آهنربای دائمی و میدان مغناطیسی اطراف آن آورده شده است.
آهنربای دائمی نعل اسبی و میله آهنی.
درباره Magnetostatics
قبل از اینکه به مدل سازی آهنربای دائمی بپردازیم، اجازه دهید به سرعت به مفهوم کلی مغناطیس استاتیک بپردازیم. به عبارت ساده تر، مغناطیس استاتیک شامل مطالعه میدان های مغناطیسی در سیستم هایی است که در آن جریان های مغناطیسی نسبت به زمان تغییر نمی کنند (آنها ثابت هستند). این برخلاف ترمزهای جریان گردابی است که چندی پیش در مورد آن صحبت کردیم، جایی که میدان مغناطیسی با گذشت زمان تغییر می کند. مدل خاصی از آهنربای دائمی که امروز از آن عبور خواهیم کرد، یک مثال عالی از یک مشکل مغناطیس استاتیکی است.
راه اندازی مدل آهنربای دائمی
فرض کنید می خواهیم میدان مغناطیسی را که اطراف آهنربای دائمی نعل اسبی را احاطه کرده است، مدل سازی کنیم. مطابق با تصویر بالای این پست، می خواهیم نگاهی هم به نحوه تعامل آهنربا با یک میله فلزی داشته باشیم. هنگام مدلسازی میدان مغناطیسی و محاسبه نیرویی که بر میله وارد میشود، میتوانیم از تقارن هندسه و ضد تقارن میدان مغناطیسی استفاده کنیم. اگرچه این یک مشکل محاسباتی سنگین نیست، اما مثال خوبی برای معرفی مفهوم تقارن است. دانستن زمان استفاده از تقارن می تواند در زمان شما صرفه جویی کند، و در مورد مثال آهنربای ساده ما، تنها یک چهارم هندسه نیاز به مدل سازی دارد. به عنوان یک مدافع کارآمدی، میتوانم بگویم که واقعاً بسیار خوب است.
با استفاده از COMSOL Multiphysics همراه با ماژول AC/DC ، میتوانیم با انتخاب رابط میدانهای مغناطیسی، بدون جریان، با تعریف پتانسیل اسکالر مغناطیسی ، V m ، شروع کنیم. انجام این کار مدل را وادار می کند تا از معادله مناسب استفاده کند: –∇ ⋅ (μ 0 ∇ V m – μ 0 M 0 ) = 0.
در مرحله بعد، می خواهیم هندسه آهنربای دائمی را از کتابخانه مدل وارد کنیم. هندسه شامل آهنربای نعل اسبی و میله فلزی است، اما همانطور که می بینید، اجزا را به طور کامل نشان می دهد:
من اشاره کردم که میتوانیم از تقارن و ضد تقارن مسئلهمان برای سرعت بخشیدن به شبیهسازیهایمان استفاده کنیم، و اکنون زمان انجام این کار است. ما می توانیم از صفحات xy – و xz – برای تشکیل مرزهای بیرونی هندسه خود استفاده کنیم، زیرا آنها به ترتیب با تقارن و ضد تقارن میدان مغناطیسی مطابقت دارند. برای انجام این کار، ما باید یک جعبه هوا ایجاد کنیم و سپس قسمتهایی از هندسه را که دیگر نمیخواهیم با آن کار کنیم حذف کنیم (دستورالعملهای کامل در مورد نحوه انجام این کار و سایر مراحل را میتوان در مستندات مدل آهنربای دائمی یافت ) .
میدان مغناطیسی مماس بر مرز در صفحه xy و عمود بر مرز در صفحه xz است که به ترتیب با شرایط عایق مغناطیسی و پتانسیل اسکالر مغناطیسی صفر توصیف می شود.
مدلسازی میدان مغناطیسی و محاسبه نیروی وارد بر میله فلزی
اگر چگالی شار مغناطیسی را رسم کنیم، می توانیم میدان مغناطیسی را که آهنربای دائمی ما را احاطه کرده است، تجسم کنیم. با اضافه کردن یک نمودار فلش، می توانیم جهت میدان را مشاهده کنیم.
در نهایت، میتوانیم نیرویی را که آهنربای دائمی روی میله وارد میکند، با استفاده از یک ارزیابی جهانی محاسبه کنیم. با انجام این کار، متوجه می شویم که آهنربا نیرویی معادل 1.53 نیوتن بر روی میله فلزی وارد می کند. به یاد داشته باشید، ما فقط یک چهارم هندسه خود را مدلسازی کردیم، بنابراین نیروی واقعی روی میله چهار برابر این مقدار یا 6.11 نیوتن است.
بیشتر خواندن
- لینک دانلود به صورت پارت های 1 گیگابایتی در فایل های ZIP ارائه شده است.
- در صورتی که به هر دلیل موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید به ما اطلاع دهید.
برای مشاهده لینک دانلود لطفا وارد حساب کاربری خود شوید!
وارد شویدپسورد فایل : پسورد ندارد گزارش خرابی لینک
دیدگاهتان را بنویسید