励磁线圈建模

Simcenter STAR-CCM+ 可用于将励磁线圈建模为固体区域。

励磁线圈模型和有限元励磁线圈模型用于计算励磁线圈产生的电流密度（Eqn. (4332) 中的 Jcoil）。磁矢势求解器将计算的 Jcoil 用作固体区域的电流密度源。

在瞬态模拟中，励磁线圈模型还可计算单位电动势。

要对励磁线圈建模：

  1. 按照Selecting the Physics Models and Materials中所述，设置物理连续体。
  2. 在与线圈区域关联的固体连续体中，激活励磁线圈模型或有限元励磁线圈模型，具体取决于选定的磁矢势模型：
    磁矢势模型励磁线圈模型
    有限元磁矢势 有限元励磁线圈
    其他磁矢势模型 励磁线圈
  3. 可以选择激活固体能量模型并指定热分析的适当设置。

    请参见分离固体能量模型参考和耦合固体能量模型参考。

  4. 如果有限元励磁线圈模型已激活，则指定用于指定电流方向的方法。
    1. 选择[物理连续体] > 模型 > 有限元励磁线圈节点。
    2. 选择适当的方法：
      • 边界

        设置线圈的边界条件。

      • 矢量

        此方法必须用于不存在流入/流出边界的闭合线圈。

        当前方向由穿过线圈的参考平面的平面法向指定。需要创建适当的衍生部件平面截面，其原点位于线圈内，法向指向电流方向。

        有关创建衍生部件平面截面的更多信息，请参见使用显式平面工具。

      稍后在此工作流中，可以使用选定的方法来指定电流方向。

要定义励磁线圈：
  1. 展开相关区域 > [线圈区域] > 物理值节点。
  2. 指定用于计算线圈电流密度幅值的参数：
    1. 选择电流密度幅值 > 安匝节点，并指定线圈中的匝数。
      当线圈区域包含多个线圈部件时，匝数是单个线圈中的总匝数（而不是整个区域中的匝数）。
    2. 选择电流密度幅值 > 安匝 > 电流节点，然后指定流经单根电线的电流。
      对于谐波平衡 FE 磁矢量势模型，此节点为复电流，用于将电流指定为复数值。
    3. 使用励磁线圈模型时，还应设置以下属性：
      表 1.
      节点属性设置
      励磁线圈截面数值

      指定参考面积（请参见 Eqn. (4336)）穿过线圈区域的截面数。

      在以下示例中，na=1。

      励磁线圈参考横截面（在 3D 模拟中可用）参考部件在 3D 模拟中，通过指定相应的输入部件（如内部交界面或穿过线圈区域的截面，请参见励磁线圈参考横截面）来定义参考横截面。
      励磁线圈参考高度（在 2D 模拟中可用）参考高度在 2D 模拟中，输入参考高度（请参见励磁线圈参考高度）。
  3. 根据正在使用的励磁线圈模型，使用以下某种方法指定电流的方向：
    选项描述
    有限元励磁线圈

    根据用于指定电流方向的方法完成适当的步骤（请参见 [reflink]）。

    对于边界方法：

    1. 展开[线圈区域] > 边界节点。
    2. 对于每个边界，选择物理条件 > 电流方向节点，然后指定边界是流入、流出还是绝缘边界。请参见电流方向。

    对于矢量方法：

    1. 选择[线圈区域] > 物理值 > 指定电流方向节点。
    2. 设置参考部件以选择适当的平面截面衍生部件。平面截面的原点必须位于线圈内。平面法向指定电流方向（请参见励磁线圈参考横截面）。

    以下步骤适用于这两种方法：

    • 选择[线圈区域] > 物理值 > 局部方向场节点，然后将方向设为原始（流入至流出）或翻转（流出至流入）。此设置指定 Eqn. (4335) 中的因子 s=±1（原始 = 1，翻转 = -1）。

    励磁线圈
    1. 选择[线圈区域] > 物理值 > 局部方向场节点。
    2. 在 3D 模拟中，设置用于确定局部方向场的方法。
    3. 将局部场方向设为向前或向后。
  4. 在瞬态模拟中，选择物理值 > 励磁线圈导体面积 > 导体面积节点，然后将导电材料覆盖的面积指定为绝对值或相对值。
    例如，根据特定电线度量指定绝对值，或将相对值指定为线圈面积的百分比。Simcenter STAR-CCM+ 使用该值来计算励磁线圈导体电阻报告（请参见励磁线圈导体电阻）。
可通过创建磁链报告，来计算线圈中的磁链（请参见 Eqn. (4338)）。创建磁链报告的步骤取决于使用中的磁矢势模型。
  1. 根据使用的磁矢势模型，可通过以下某种方式创建磁链报告：
    磁矢势模型步骤
    有限元磁矢势 + Fe 励磁线圈

    或

    横向磁势 + 励磁线圈

    或

    有限元磁矢势 + Fe 励磁线圈 + 励磁线圈集总参数

    或

    横向磁势 + 励磁线圈 + 励磁线圈集总参数
    1. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 磁链。
    2. 选择报告 > [磁链]节点，然后将部件设为相关线圈区域。
    3. 根据需要设置其余属性。

    或

    1. 右键单击报告节点，然后选择新报告 > 体积积分。
    2. 选择报告 > [体积积分]节点，然后将部件设为相关线圈区域。
    3. 将场函数设为特定磁通量连接。
    4. 根据需要设置其余属性。