 |
معرفی
این نرم افزار به عنوان یک مقدمه کلی برای ماشین های دوار، رابط مغناطیسی به صورت سه بعدی عمل می کند. حرکت دایره ای یک روتور مسی استوانه ای در نزدیکی یک آهنربای دائمی ثابت، جریان های گردابی القایی را در روتور ایجاد می کند. روتور دارای یک برش محوری است که نشان دهنده یک لایه لایه بندی اختیاری است. شکل 1 هندسه روتور و استاتور را نشان می دهد.
شکل 1: ترسیمی که نحوه تعریف روتور و استاتور با آهنربای دائمی را نشان می دهد.
تعریف مدل
این برنامه کاربردی COMSOL Multiphysics یک مشکل سه بعدی وابسته به زمان است. این یک مدل واقعی وابسته به زمان است که در آن حرکت روتور در شرایط مرزی بین هندسه استاتور و روتور محاسبه می شود. برای روتور جامد (غیر لایه ای) قسمت رسانا با استفاده از قانون آمپر مدل می شود:
به منظور نشان دادن روتور چند لایه که در آن مواد عایق الکتریکی به یک مرز کوتاه شده است، لازم است پتانسیل الکتریکی را در نظر بگیرید و یک شرایط مرزی عایق را تعیین کنید. این مدل نحوه جفت کردن دستی فرمول میدان برداری مغناطیسی ( A ) با پتانسیل الکتریکی (V) و همچنین نحوه استفاده از ویژگی هادی غیرفعال را نشان می دهد که این جفت شدن را به طور خودکار انجام می دهد. در هر صورت، نتیجه فرمول زیر است:
در اصل، سهم چگالی جریان جابجایی نیز وجود دارد، اما از نظر عددی ناچیز است و در این معادلات حذف می‌شود.
بخش‌های نارسانای روتور و استاتور با استفاده از یک معادله بقای شار مغناطیسی برای پتانسیل مغناطیسی اسکالر مدلسازی می‌شوند:
چرخش با استفاده از یک رابط فیزیکی آماده برای ماشین‌های دوار مدلسازی می‌شود. بخش مرکزی هندسه، شامل روتور و بخشی از شکاف هوا، به صورت چرخشی نسبت به سیستم مختصات استاتور مدلسازی می‌شود. روتور و استاتور به‌عنوان دو شی هندسی مجزا ایجاد می‌شوند، بنابراین می‌توان از یک مجموعه استفاده کرد ( برای جزئیات به فصل هندسه در کتابچه راهنمای مرجع مولتیفیزیک COMSOL مراجعه کنید).
این چندین مزیت دارد: جفت شدن بین روتور و استاتور به طور خودکار انجام می شود، قطعات می توانند به طور مستقل مش بندی شوند، و این امکان را برای یک ناپیوستگی کنترل شده در پتانسیل مغناطیسی اسکالر در رابط بین دو جسم هندسی فراهم می کند. مشکل روتور در یک سیستم مختصات دوار که در آن روتور ثابت است (قاب روتور) حل می شود، در حالی که مشکل استاتور در یک سیستم مختصاتی که نسبت به استاتور ثابت است (قاب استاتور) حل می شود. با استفاده از اصطلاحات COMSOL، هر دو در چارچوب مواد حل می شوند. یک جفت هویت که قاب روتور دوار را با قاب ثابت استاتور متصل می کند بین روتور و استاتور ایجاد می شود. جفت هویت، تداوم پتانسیل اسکالر مغناطیسی را در سیستم مختصات ثابت جهانی (قاب استاتور نسبت به آن که روتور می چرخد) اعمال می کند.
با این حال، این بدان معنی است که در چارچوبی که در آن تداوم در پتانسیل مغناطیسی اسکالر اعمال می‌شود، مش‌های دو طرف رابط روتور-استاتور را نمی‌توان یکسان کرد، مگر در مورد بدون هیچ چرخشی، بنابراین برخی از درون یابی بین مش‌های غیر منطبق است. گرفتار. اگر مجموعه به گونه ای ایجاد شود که جفت مرزی هویت حاصل تنها شامل پتانسیل مغناطیسی اسکالر باشد، خطاهای درونیابی حاصل تأثیر عددی کمی دارند. در قانون آمپر برای پتانسیل بردار مغناطیسی، بقای جریان یک الزام ضمنی است که اگر جفت مرز هویت شامل درونیابی پتانسیل بردار مغناطیسی باشد، نقض می شود. خطاهای درون یابی حاصل بدون قید و شرط چنین مدلی را از نظر عددی ناپایدار می کند. بدین ترتیب،
نکته: یک پیچیدگی اضافی هنگام استفاده از یک فرمول پتانسیل مختلط که شامل هر دو پتانسیل مغناطیسی اسکالر و بردار است این است که حوزه هایی که از پتانسیل مغناطیسی اسکالر استفاده می کنند باید به سادگی متصل شوند. یک دامنه به سادگی متصل می شود اگر مسیر یکپارچه سازی خط بسته یک دامنه خارجی را پیوند ندهد. نمونه‌ای از دامنه‌ای که به سادگی متصل نیست، یک torus است (زیرا یک حلقه بسته ممکن است سوراخ مرکزی را به هم پیوند دهد). این الزامی است که توسط فرم یکپارچه قانون آمپر تحمیل شده است، به عنوان مثال، سوراخ در چنبره ممکن است حامل جریانی باشد که چنبره را به هم متصل می کند. در فرمول پتانسیل مغناطیسی اسکالر، انتگرال های خط حلقه بسته میدان H باید صفر ارزیابی شوند.
نتایج و بحث
تلفات جریان گردابی در روتور برای موارد لمینیت و غیر لایه نشان داده شده است. سرعت چرخش ثابت 3000 دور در دقیقه است.
شکل 2: مقایسه تلفات جریان گردابی.
مسیر کتابخانه برنامه: ACDC_Module/Devices,_Motors_and_Generators/rotating_machinery_3d_tutorial
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، AC/DC>Electromagnetics and Mechanics>Rotating Machinery, Magnetic (rmm) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
برای محاسبه شرایط اولیه یک مطالعه ثابت اضافه کنید. مطالعه وابسته به زمان بعداً قبل از حل اضافه خواهد شد.
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه باید حداقل به دو قسمت استاتور و روتور تقسیم شود تا امکان چرخش نسبی فراهم شود. دنباله هندسه برای این آموزش را می توان از یک فایل mph جداگانه وارد کرد .
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل rotating_machinery_3d_tutorial_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
4 |  روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
یک جفت مرزی به طور خودکار بین روتور و استاتور ایجاد می شود.
سپس، انتخاب های صریح را برای طرف مبدا و مقصد جفت مرزی اضافه کنید.
تعاریف
جفت مرز هویت 1 (ap1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Definitions را گسترش دهید ، سپس روی Identity Boundary Pair 1 (ap1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Source Boundaries را پیدا کنید . |
3 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Create Selection ، src را در قسمت متن Selection name تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
6 | در پنجره تنظیمات برای جفت ، قسمت Destination Boundaries را پیدا کنید . |
7 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
8 | در کادر محاوره ای Create Selection ، dst را در قسمت متن Selection name تایپ کنید . |
9 | روی OK کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
امگا | 3000 [دور در دقیقه] | 50 1/s | سرعت چرخش |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، AC/DC>Copper را انتخاب کنید . |
6 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
7 | در درخت، AC/DC>Hard Magnetic Materials>Sintered NdFeB Grades (Chinese Standard)>N35 (Sintered NdFeB) را انتخاب کنید . |
8 | کلیک راست کرده و Add to Component 1 (comp1) را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
مس (mat2)
1 | فقط دامنه های 4 و 5 را انتخاب کنید. |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 |  روی ایجاد انتخاب کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Create Selection ، در قسمت متن Selection name ، Rotating disk را تایپ کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
N35 (NdFeB متخلخل) (mat3)
1 | در پنجره Model Builder ، روی N35 (Sintered NdFeB) (mat3) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
از بقای شار مغناطیسی در حوزه های نارسانا و قانون آمپر در حوزه های رسانا استفاده کنید . آهنربای دائمی را با ویژگی مغناطیس نارسانا تنظیم کنید تا هرگونه جریان القایی در خود آهنربا را نادیده بگیرد و منابع محاسباتی را ذخیره کند.
هوا، فرمولاسیون برای دامنه نارسانا
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Rotating Machinery, Magnetic (rmm) کلیک راست کرده و Magnetic Flux Conservation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Magnetic Flux Conservation ، Air, Formulation for Nonconducting Domain را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1 و 3 را انتخاب کنید. |
آهنربای نارسانا 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Nonconducting Magnet را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
شمال 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی North 1 کلیک کنید . |
2 | فقط مرز 10 را انتخاب کنید. |
جنوبی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی South 1 کلیک کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
ماشین‌های دوار در سه‌بعدی نیاز به تثبیت گیج صریح پتانسیل برداری دارند.
رفع گیج برای A-field 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Gauge Fixing for A-field را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به Gauge Fixing for A-field ، قسمت Domain Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
تثبیت گیج باید حداقل در یک نقطه محدود شود. صراحتاً محدودیتی را بر روی مقدار اعمال کنید.
4 |  روی دکمه Show More Options در نوار ابزار Model Builder کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Show More Options ، در درخت، کادر را برای گره Physics>Advanced Physics Options انتخاب کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات مربوط به Gauge Fixing for A-field ، روی قسمت Advanced Settings کلیک کنید . |
8 | چک باکس Ensure constraint on value را انتخاب کنید . |
چرخش دامنه روتور را مشخص کنید.
جزء 1 (COMP1)
دامنه چرخشی 1
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Moving Mesh کلیک کنید و Domains> Rotating Domain را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه های 3-5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش دامنه ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع چرخش ، سرعت چرخش مشخص شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن ω ، omega را تایپ کنید . |
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
پتانسیل های اسکالر و برداری از طریق یک شرط مرزی خاص به هم متصل می شوند که به طور پیش فرض در رابط بین دو فرمولاسیون اعمال می شود.
یک ویژگی تداوم باید اضافه شود تا جفت در جفت مشخص شود. توجه داشته باشید که ویژگی‌های جفت فقط در صورتی قابل اعمال هستند که همان فرمول در هر دو طرف جفت فعال باشد. جفت‌هایی با مش متحرک (غیر منطبق) فقط بین حوزه‌های حفاظت شار مغناطیسی مجاز هستند.
تداوم 1a
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Pairs کلیک کنید و Continuity را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Continuity ، بخش انتخاب جفت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Pairs ، روی  افزودن کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای افزودن ، Identity Boundary Pair 1 (ap1) را در لیست Pairs انتخاب کنید . |
5 | روی OK کلیک کنید . |
پتانسیل اسکالر همچنین به یک محدودیت نقطه نیاز دارد که به عنوان یک ویژگی نقطه استاندارد به راحتی در دسترس است.
پتانسیل اسکالر مغناطیسی صفر 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Points کلیک کنید و Zero Magnetic Scalar Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 1 را انتخاب کنید. |
مش 1
برخی مراقبت های اضافی برای مش بندی مرزهای مبدا و مقصد برای جفت مورد نیاز است. سمت مقصد به مش ریزتری نسبت به سمت مبدا نیاز دارد. برای کنترل کامل، این سطوح را به طور جداگانه مش کنید. از یک شبکه لایه مرزی برای حوزه مسی استفاده کنید تا اثر پوستی سرعت مورد انتظار را بهتر حل کنید.
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، src را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
5 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 2e-3 را تایپ کنید . |
مثلثی رایگان 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، dst را انتخاب کنید . |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 2 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
5 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 7e-4 را تایپ کنید . |
Tetrahedral رایگان 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Free Tetrahedral کلیک کنید .
Free Tetrahedral کلیک کنید .سایز 1
1 | روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 5-10، 21-27 و 29-32 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 7e-4 را تایپ کنید . |
Tetrahedral رایگان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | فقط دامنه های 1، 2، 4 و 5 را انتخاب کنید. |
لایه های مرزی 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary Layers کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه های مرزی ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties کلیک کنید . |
2 | فقط مرزهای 21-27 و 29-32 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لایه مرزی ، قسمت لایه ها را پیدا کنید . |
4 | از لیست مشخصات ضخامت ، اولین لایه را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Thickness ، 1.0E-4 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متنی Number of layers عدد 2 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن Thickness ، 7.0E-5 را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن Factor Stretching ، 1.3 را تایپ کنید . |
رایگان چهار وجهی 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Free Tetrahedral کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، روی  Build All کلیک کنید . |
مقداری بهبود پایداری را به شکل گسسته سازی خطی و تنظیم مطالعه وابسته به زمان اضافه کنید. هنگام محاسبه، راه حل ثابت به طور خودکار به عنوان شرایط اولیه استفاده می شود.
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Rotating Machinery, Magnetic (rmm) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ماشین‌های دوار ، مغناطیسی ، برای گسترش بخش گسسته‌سازی کلیک کنید . |
3 | از لیست پتانسیل برداری مغناطیسی ، خطی را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پتانسیل اسکالر مغناطیسی ، خطی را انتخاب کنید . |
تداوم 1a
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm) روی Continuity 1a کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Continuity ، برای گسترش بخش تنظیمات محدودیت کلیک کنید . |
3 | تیک استفاده از محدودیت های ضعیف را انتخاب کنید . |
دیسک مسی جامد
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Solid Copper Disk را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
وابسته به زمان
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study Steps کلیک کنید و Time Dependent> Time Dependent را انتخاب کنید . |
بدون دانستن ویژگی‌های گذرا یک مدل، می‌توان به پله‌های زمانی تطبیقی اجازه داد تا نوسانات را آزادانه در یک مقیاس زمانی معقول حل کند. در این صورت زمان نیم چرخش کافی است.
2 | از منوی File ، Compact History را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی زمان خروجی ، 0 1/omega/2 را تایپ کنید . |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید ، سپس روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، بخش عمومی را پیدا کنید . |
4 | از لیست Times to store ، Steps taken by solver را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش Time Steping کلیک کنید . از لیست مراحل انجام شده توسط حل کننده ، رایگان را انتخاب کنید . |
6 | در پنجره Model Builder ، گره Solid Copper Disk>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Time-Dependent Solver 1 را گسترش دهید ، سپس روی Fully Coupled 1 کلیک کنید . |
7 | در پنجره Settings for Fully Coupled ، برای گسترش بخش Method and Termination کلیک کنید . |
8 | از لیست روش غیر خطی ، خودکار (نیوتن) را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن حداکثر تعداد تکرار ، 25 را تایپ کنید . |
تنظیمات حل کننده
1 | در پنجره Model Builder ، گره Solid Copper Disk>Solver Configurations را جمع کنید . |
2 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
هنجار چگالی شار مغناطیسی (rmm)
در نوار ابزار هنجار چگالی شار مغناطیسی (rmm) ، روی Plot کلیک کنید .
Plot کلیک کنید .اکنون جریان های گردابی القایی را در دیسک مسی رسم کنید.
جریان ها و نمایندگی مرزهای دامنه جامد
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
4 | در قسمت نوشتار Label ، Currents and Solid Domain Boundaries Representation را تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید .  برو به منبع کلیک کنید . |
تعاریف
مشاهده 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Definitions روی View 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مشاهده ، بخش View را پیدا کنید . |
3 | تیک Show grid را پاک کنید . |
نتایج
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Currents and Solid Domain Boundaries Representation کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
انتخاب 1
1 | روی Surface 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 5-10، 23 و 29-32 را انتخاب کنید. |
فلش جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Currents and Solid Domain Boundaries Representation کلیک راست کرده و Arrow Volume را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم پیکان ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery, Magnetic (Magnetic Fields)> Currents and charge>rmm.Jx,…,rmm.Jz – Current density (Spatial Frame) را انتخاب کنید . |
3 | قسمت تعیین موقعیت پیکان را پیدا کنید . زیربخش نقاط شبکه ای x را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 10 را تایپ کنید . |
4 | زیربخش نقاط شبکه ای y را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 10 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش نقاط شبکه z را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 10 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از فهرست طول پیکان ، Logarithmic را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن Range quotient ، 10 را تایپ کنید . |
انتخاب 1
1 | روی فلش جلد 1 کلیک راست کرده و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Volume 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، rmm.normJ را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار نمایش مرزهای جریان و دامنه جامد ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
توان تلف شده در دیسک مسی را محاسبه کنید.
ادغام جلد 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Derived Values کلیک کنید و Integration>Volume Integration را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Volume Integration ، بخش Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
rmm.Qh | دبلیو | چگالی تلفات حجمی، الکترومغناطیسی |
5 |  کنار  Evaluate کلیک کنید ، سپس New Table را انتخاب کنید . |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
توان تلف شده جدول بندی شده را برای دیسک مسی حجیم ترسیم کنید.
2 | روی Table Graph در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
افزودن یک لایه عایق داخلی به عنوان شرط مرزی.
در یک فرمول الکترومغناطیسی که فقط از پتانسیل برداری A استفاده می کند ، شرایط مرزی عایق الکتریکی داخلی در دسترس نیست. این محدودیت با معرفی پتانسیل الکتریکی اسکالر V با افزودن یک رابط فیزیک جریان های الکتریکی که دارای شرایط مرزی عایق الکتریکی داخلی است، برطرف می شود.
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، AC/DC>Electric Fields and Currents>Electric Currents (ec) را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
جریان های الکتریکی (EC)
1 | در پنجره تنظیمات برای جریان های الکتریکی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
3 | برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . از لیست پتانسیل الکتریکی ، خطی را انتخاب کنید . |
حفاظت فعلی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Electric Currents (ec) روی Current Conservation 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حفاظت فعلی ، بخش نوع مواد را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع مواد ، جامد را انتخاب کنید . |
چگالی جریان خارجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و External Current Density را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تراکم جریان خارجی ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
4 | قسمت External Current Density را پیدا کنید . بردار J e را به صورت مشخص کنید |
rmm | ایکس |
rmm.Jiy | y |
جیز | z |
عایق الکتریکی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Electric Insulation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 26 را انتخاب کنید. |
در غیاب شرایط مرزی خارجی در پتانسیل الکتریکی، سطح آن باید توسط شرایط نقطه ای در دو طرف مرز عایق الکتریکی داخلی ثابت شود.
پتانسیل الکتریکی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Points کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقاط 27 و 29 را انتخاب کنید. |
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Rotating Machinery, Magnetic (rmm) کلیک کنید .
چگالی جریان خارجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و External Current Density را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تراکم جریان خارجی ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
4 | قسمت External Current Density را پیدا کنید . بردار J e را به صورت مشخص کنید |
ec.Jx-rmm.Jix | ایکس |
ec.Yy-rmm.Jiy | y |
ec.Jz-rmm.Jiz | z |
مطالعه دوم را برای محلول با لایه عایق در دیسک مسی تنظیم کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
دیسک مسی جامد
مرحله 2: وابسته به زمان
در پنجره Model Builder ، در قسمت Solid Copper Disk ، روی Step 2: Time Dependent کلیک راست کرده و Copy را انتخاب کنید .
دیسک مسی چند لایه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، دیسک مسی چند لایه را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | روی Laminated Copper Disk کلیک راست کرده و Paste Time Dependent را انتخاب کنید . |
دیسک مسی جامد
فیزیک جدید اضافه شده را در مطالعه اول غیرفعال کنید تا در هنگام اجرا همان نتایج را بازتولید کند.
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Solid Copper Disk ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame> External Current Density 1 را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)>Electric Currents (ec) را انتخاب کنید . |
7 | کلیک راست کرده و Disable in Model را انتخاب کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame> External Current Density 1 را انتخاب کنید . |
5 | کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)>Electric Currents (ec) را انتخاب کنید . |
7 | کلیک راست کرده و Disable in Model را انتخاب کنید . |
دیسک مسی چند لایه
دنباله حل کننده را ایجاد کنید و تغییراتی مشابه تغییرات مطالعه اول انجام دهید.
راه حل 3 (sol3)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 3 (sol3) را گسترش دهید ، سپس روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، بخش عمومی را پیدا کنید . |
4 | از لیست Times to store ، Steps taken by solver را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Time Steping را پیدا کنید . از لیست مراحل انجام شده توسط حل کننده ، رایگان را انتخاب کنید . |
6 | روی دیسک مسی چند لایه > تنظیمات حل‌کننده > راه‌حل 3 (sol3)> حل‌کننده وابسته به زمان 1 کلیک راست کرده و کاملاً جفت شده را انتخاب کنید . |
7 | در پنجره Settings for Fully Coupled ، قسمت Method and Termination را پیدا کنید . |
8 | از لیست روش غیر خطی ، خودکار (نیوتن) را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن حداکثر تعداد تکرار ، 25 را تایپ کنید . |
تنظیمات حل کننده
1 | در پنجره Model Builder ، گره Laminated Copper Disk>Solver Configurations را جمع کنید . |
2 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
هنجار چگالی شار مغناطیسی (rmm) 1
در نوار ابزار هنجار شار مغناطیسی (rmm) 1 ، روی Plot کلیک کنید .
Plot کلیک کنید .نموداری اضافه کنید که نشان دهنده مولفه z جریان است که روی شکاف عایق صفر است. باید شکل زیر را بازتولید کند.
جریان عمود بر صفحه عایق
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Current Perpendicular to Insulating Plane را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، دیسک مسی چند لایه /محلول 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
جلد 1
1 | بر روی Current Perpendicular to Insuling Plane کلیک راست کرده و Volume را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، rmm.Jz را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Unit ، A/mm^2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Wave>WaveLight را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
9 | از لیست مقیاس ، خطی متقارن را انتخاب کنید . |
10 | در نوار ابزار Current Perpendicular to Insulating Plane ، روی  Plot کلیک کنید . |
11 |  روی Plot کلیک کنید . |
بررسی کنید که برای حالت بدون لایه، مولفه z جریان در صفحه میانی بالا باشد، همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است.
جریان عمود بر صفحه عایق
1 | در پنجره Model Builder ، روی Current Perpendicular to the Insulating Plane کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، دیسک مس جامد /محلول 1 (sol1) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Current Perpendicular to Insulating Plane ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک ستون جدید به جدول ایجاد شده قبلی اضافه کنید و نمودار مربوطه را با تلفات دیسک چند لایه به روز کنید. در مورد دوم، ویژگی‌ها همانطور که انتظار می‌رفت، زیان را کاهش دادند.
ادغام جلد 2
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Derived Values روی Volume Integration 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Volume Integration ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، دیسک مسی چند لایه /محلول 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
4 |  کنار  Evaluate کلیک کنید ، سپس جدول 1 – Volume Integration 1 را انتخاب کنید . |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>1D Plot Group 3 ، روی نمودار جدول 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . |
3 | تیک Show legends را انتخاب کنید . |
4 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
دیسک مسی جامد |
دیسک مسی چند لایه |
تلفات در دیسک مسی
1 | در پنجره Model Builder ، روی 1D Plot Group 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | در قسمت نوشتار برچسب ، Losses را در دیسک مسی تایپ کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Losses را در دیسک مسی با و بدون لایه عایق (W) تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Losses in Copper Disk ، روی  Plot کلیک کنید . |
برای تجزیه و تحلیل نهایی، یک ویژگی هادی غیرفعال به منظور مقایسه با کوپلینگ دستی A+V اضافه کنید. تنظیم پیش‌فرض برای محدود کردن جریان‌های القایی، در هر حوزه ، یک مرز عایق الکتریکی را بر روی تمام مرزهای داخلی و خارجی حوزه‌های انتخاب شده تحمیل می‌کند.
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (RMM)
هادی منفعل 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Passive Conductor را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Passive Conductor ، بخش Domain Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، دیسک چرخان را انتخاب کنید . |
مراحل زیر تضمین می کند که مطالعات از قبل اضافه شده در صورت حل مجدد، ویژگی هادی غیرفعال را شامل نمی شود.
دیسک مسی جامد
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Solid Copper Disk ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame>Passive Conductor 1 را انتخاب کنید . |
4 |  روی Disable کلیک کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame>Passive Conductor 1 را انتخاب کنید . |
4 |  روی Disable کلیک کنید . |
دیسک مسی چند لایه
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Laminated Copper Disk ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame>Passive Conductor 1 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
مرحله 2: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، روی Step 2: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame>Passive Conductor 1 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
یک مطالعه برای تجزیه و تحلیل با ویژگی هادی غیرفعال اضافه کنید و طبق مطالعات قبلی پیکربندی کنید.
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3
مرحله 1: ثابت
1 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، بخش Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
2 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
رابط فیزیک | حل کنید برای | فرم معادله |
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (rmm) | √ | اتوماتیک (ایستا) |
جریان های الکتریکی (EC) | اتوماتیک (ایستا) |
3 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
4 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame> External Current Density 1 را انتخاب کنید . |
5 |  روی Disable کلیک کنید . |
وابسته به زمان
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study Steps کلیک کنید و Time Dependent> Time Dependent را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی زمان خروجی ، 0 1/omega/2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
رابط فیزیک | حل کنید برای | فرم معادله |
ماشین آلات دوار، مغناطیسی (rmm) | √ | خودکار (وابسته به زمان) |
جریان های الکتریکی (EC) | اتوماتیک (ایستا) |
5 | تیک Modify model configuration for study step را انتخاب کنید . |
6 | در درخت، Component 1 (comp1)> Rotating Machinery، Magnetic (rmm)، Controls Spatial Frame> External Current Density 1 را انتخاب کنید . |
7 |  روی Disable کلیک کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Study 3 کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، دیسک مسی چند لایه با هادی غیرفعال را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
راه حل 5 (sol5)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 5 (sol5) را گسترش دهید ، سپس روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، بخش عمومی را پیدا کنید . |
4 | از لیست Times to store ، Steps taken by solver را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Time Steping را پیدا کنید . از لیست مراحل انجام شده توسط حل کننده ، رایگان را انتخاب کنید . |
6 | در پنجره Model Builder ، دیسک مسی چند لایه را با هادی غیرفعال > پیکربندی حل‌کننده > راه‌حل 5 (sol5)> گره حل‌کننده وابسته به زمان 1 گسترش دهید ، سپس روی Fully Coupled 1 کلیک کنید . |
7 | در پنجره Settings for Fully Coupled ، قسمت Method and Termination را پیدا کنید . |
8 | از لیست روش غیر خطی ، خودکار (نیوتن) را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن حداکثر تعداد تکرار ، 25 را تایپ کنید . |
تنظیمات حل کننده
1 | در پنجره Model Builder ، دیسک مسی چند لایه با گره پیکربندی هادی غیرفعال > حل کننده را جمع کنید . |
2 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
اضافه کردن طرح را نهایی کنید و بررسی کنید که مشابه تصویر زیر است.
نتایج
ادغام جلد 3
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Derived Values روی Volume Integration 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Volume Integration ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، دیسک مسی چند لایه با هادی غیرفعال /محلول 5 (sol5) را انتخاب کنید . |
4 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Losses in Copper Disk ، روی Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
دیسک مسی جامد |
دیسک مسی چند لایه |
دیسک مسی چند لایه با هادی غیرفعال |
4 | در نوار ابزار Losses in Copper Disk ، روی  Plot کلیک کنید . |
