设置空气和涡芯的物理模型

在本教程演示的模拟中,仅关注响应感应电流的电磁行为。不考虑流体或热效应。因此,定义空气和涡芯区域的物理模型时,可以采用简化方法。

通过使用多部件固体框架,一个连续体便足以定义空气和涡芯区域中的物理模型。可以在一个连续体中定义空气和钢芯的电磁属性。

要定义空气和涡芯的物理特性:

  1. 连续体 > 物理 1 节点重命名为空气与涡芯物理
  2. 右键单击空气与涡芯物理节点,然后单击选择模型
  3. 首先,从启用模型中移除二维模型,然后选择以下模型:
    组合框 物理模型
    空间 轴对称
    时间 隐式非稳态
    材料 多组分固体
    多组分固体 多部件固体
    可选模型 电磁
    启用模型 梯度(自动选择)
    电磁 横向磁势
    可选模型 涡流抑制(自动选择)
    由于您只关注横向磁势,而不关注流求解,可以将空气建模为固体。通过此建模方法,可用单一区域和物理连续体对空气和核心组件建模,并使用多组分固体模型。
    或者,可以使用单独的连续体和区域对空气和核心部件建模。使用此方法,可以将空气建模为流体,而无需选择流模型,因此,通过计算流解算方案。
  4. 要指定此连续体中的两种材料:
    1. 空气与涡芯物理 > 模型节点中,展开多部件固体节点。
    2. 右键单击固体节点并选择选择混合物成分...
    3. 选择混合物组分对话框中,展开材料数据库 > 电磁 > 通用材料节点。
    4. 选择空气 (AIR)CR10:冷轧 1010 钢(CR10:冷轧钢 1010)
    5. 单击应用,然后单击关闭
  5. 要设置每种材料各自的属性:
    1. 编辑空气与涡芯物理 > 模型 > 多部件固体节点,单击展开/折叠树,然后设置下列属性:
      节点 属性 设置
      空气
      材料属性
      导电率 > 常数 0.0 S/m
      磁导率 > 常数 1.25663753E-6 H/m
      在对钢芯使用涡流抑制模型时,CR10 的导电率不影响求解。使用 B-H 曲线对 CR10 钢芯的磁导率建模。对于 CR10 钢,Simcenter STAR-CCM+ 自动使用在电磁材料数据库中定义的预定义 B-H 曲线。
  6. 要分配相关固体材料:
    1. 展开区域 > 空气与涡芯 > 物理值 > 材料部件组节点。
    2. 选择材料部件组 > 空气,然后将部件设为空气空气 2
    3. 选择 CR10:冷轧钢 1010 节点,然后将部件设为涡芯
由于此案例是轴对称的,因此空气域的下界必须定义为轴。
  1. 要设置轴边界,选择区域 > 空气与涡芯 > 边界 > Air 2.alpha=30° 节点,然后将类型设为
模拟需要接触交界面。根据为每个交界面选择的材料,Simcenter STAR-CCM+ 使用平均扩散系数或跳跃扩散系数来正确计算交界面处的通量。
  1. 多选交界面 > 空气/线圈 1空气/线圈 2空气/涡芯节点,然后将类型设为接触交界面
  2. 保存模拟。