Программная система ELCUT интегрирована в Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®
Одна из самых популярных отечественных программных систем для моделирования электромагнитных полей и решения сопряженных задач - ELCUT версии 6.6. - интегрирована в Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench® (далее - ЦП «CML-Bench®»). Благодаря этому ЦП CML-Bench® расширяет свои возможности в части моделирования низкочастотной электротехники.
ELCUT – российская разработка компании «Тор», программная система для моделирования электромагнитных, тепловых и упругих полей методом конечных элементов. Наибольшее применение данное программное обеспечение находит в области разработки и проектирования электромагнитных устройств, медицинской аппаратуры, а также в области строительной теплофизики для расчета теплозащиты ограждающих конструкций и фундаментов.
Начиная с версии ELCUT 6.0 поддерживаются расчеты трехмерных полей. Разработчик от версии к версии наращивает функциональные возможности программного обеспечения и увеличивает перечень модулей, позволяющих работать в трехмерной постановке.
Интеграция решателя ELCUT версии 6.6 в ЦП CML-Bench® осуществлена на базе исследовательской задачи по разработке линейного генератора для преобразования энергии приливов. В линейных генераторах в силу непериодичной геометрии активной части велико влияние краевых эффектов. Фазы обмотки находятся в разных магнитных условиях, что выражается в разном потокосцеплении. Кроме того, размещение обмотки в пазу создает силу залипания при смещении постоянных магнитов, что также требуется учитывать при проектировании. Для количественной оценки обозначенных процессов создана компьютерная модель холостого хода линейного генератора.
Осесимметричная модель генератора
Расчет задачи проводился с помощью ЦП CML-Bench®, относящейся к программному обеспечению SPDM-класса. Неоспоримым преимуществом Simulation Processes and Data Management (SPDM) систем является полная прозрачность процесса разработки изделия, повторяемость и воспроизводимость выполненных расчетов, версионность используемых моделей, контроль доступа участников разработки, а также возможность одновременной работы над проектом распределенных команд в удобное им время. Кроме того, SPDM система позволяет настроить использование доступных вычислительных мощностей с максимальной эффективностью.
Процесс запуска модели на расчет осуществляется в несколько этапов. Компьютерная модель настраивается на локальном компьютере пользователя, в процессе чего задаются свойства материалов, настройки сетки конечных элементов, указание параметров для экспорта в результате расчета. После настройки модели файлы запуска подгружаются пользователем в платформу.
Единожды настроив расчетную цепочку, включающую в себя препроцессинг, решение, постпроцессинг, пользователь платформы может осуществлять регулярные похожие расчеты (там, где это требуется) в автоматическом режиме.
Из представленных результатов моделирования холостого хода генератора видно, что потокосцепление с фазой C оказывается большим, чем с остальными фазами из-за отличий магнитного положения. Для обеспечения электрической симметрии обмоток требуется подбирать схему обмотки неподвижной части и параметры обмотки статора генератора, например, увеличивая число пазов. Сила залипания в пике достигает 70 Н. Для ее снижения необходимо варьировать ширину и высоту шлица, а также геометрические размеры магнитов.
Являясь популярным и эффективным программным обеспечением для моделирования электромагнитных полей, ELCUT к тому же обладает простым для освоения, дружественным пользователю интерфейсом. Как правило, освоение инженером данной программной системы с нуля занимает минимальное время. Функциональные возможности ELCUT продолжают расширятся, и новые данного программного обеспечения будут добавлены в Цифровую платформу по разработке и применению цифровых двойников CML-Bench®, к которой на текущий момент успешно осуществлено подключение порядка 150 различных модулей CAE-систем.
Картина магнитной индукция и линии потенциала
а) Потокосцепления поля постоянных |
б) Сила залипания за счет пазового |
Результаты моделирования
