AC/DC 模块更新
COMSOL Multiphysics®5.5 版本为“AC/DC 模块”的用户更新了壳内电流和多层壳中的电流接口,提供了用于电声换能器建模的洛伦兹耦合多物理场耦合以及包含约 50 个烧结钕铁硼等级(中国标准)的硬磁材料库。请阅读以下内容,详细了解“AC/DC 模块”的所有更新功能。
“壳内电流”和“多层壳中的电流”接口
新的(多层)壳接口对之前版本的电流,多层壳和电流,壳接口功能进行了改进,目的是提高易用性和稳定性。由于改进了与其他物理场(多物理场)的集成,非多层壳和多层壳的建模现在变得更加简洁流畅。
对于多层壳,该物理场接口在三维中模拟壳的边界选择,并通过额外尺寸指向壳的法向。这样,您就可以对壳内部的切向和法向电场进行建模,以使用该接口模拟导体和电介质,从而进行“稳态”、“瞬态”和“频域”研究。通过将“MEMS 模块”或“结构力学模块”与“复合材料模块”结合使用,可以对多层壳中的压电材料进行建模。
以下模型演示了这些新接口:
- piezoelectricity_layered_shell(新模型)
- heating_circuit
- planar_pcb_coil
- solid_multilayer_shell_comparison
用于电声换能器的洛伦兹耦合多物理场
洛伦兹耦合多物理场耦合支持磁场和固体力学接口之间的双向耦合。洛伦兹力是通过计算域中的电流密度 (J) 和磁通量 (B) 的叉积来确定的。然后,该力作为体积力施加在力学端。同时,速度取自固体力学,作为洛伦兹速度项应用于磁场接口。这种类型的多物理场耦合已在早期版本的“AC/DC 模块”中使用,但现在更容易定义。该特征适用于不可磁化的传导域,例如铜线圈。与声-结构边界多物理场耦合结合使用时,该特征使电声换能器建模变得更加容易。它在二维和三维中用于瞬态、频域(扰动)和特征频率分析。
以下模型演示了这一特征:
永磁体硬磁材料库
“AC/DC 模块”的材料库中新增约 50 个符合中国标准的烧结钕铁硼等级。这些材料包括 N、M、H、SH、UH、EH 和 TH 等级,其特征是取剩余磁通密度模和回复磁导率的典型值。剩余磁通密度本构关系已更新为支持这些新材料。现在,剩余磁通密度的大小由材料提供,而方向在物理场设置中指定。这样可以快速轻松地对带有永磁体的设备进行建模。通过将材料与材料切换特征相结合,您可以扫描不同的等级,进而研究相应的性能。
以下模型演示了这些材料的使用:
- pm_motor_3d
- rotating_machinery_3d_tutorial
- loudspeaker_driver
- loudspeaker_driver_transient
- generator_3d
- static_field_halbach_rotor_3d
- falling_magnet
材料属性改进
除新增材料以外,新版本还对现有材料的本构关系,即控制材料磁、传导或介电属性的材料模型进行了诸多改进。通过实用程序 AppB-H 曲线检查器,您可以研究非线性磁曲线的质量、平滑度和物理正确性。导入的数据可以在用于数值模型之前进行更正并保存。整个非线性磁性材料材料库已通过该 App 处理,以确保它们平滑,且越过零点(也就是说,当 H 为零时,B 等于零),并且接近增量相对磁导率的物理正确的渐近值(当材料饱和时,相对磁导率应接近 1)。材料模型的用户界面和栏命名方式得到了改进,“AC/DC 模块”中的所有界面现在具有更高的一致性。
线圈功能改进
新版本为线圈特征添加了许多小的功能改进。域>线圈特征中添加了单导线模式下运行时对空间相关电导率的支持。精确计算线圈电压特征现在可用于“瞬态”研究,也可用于“频域”和“瞬态”研究中的边界线圈。圆形线圈长度的计算方法也进行了改进,支持用体积平均法计算线圈长度。不再需要选择一组平均长度正确的边,只需注意边的方向。
新的 AC/DC 模型向导树
模型向导树的 AC/DC 分支中的物理场接口已经过重组,以便用户进行浏览。其中还包含涉及“AC/DC 模块”、但之前在模型向导树的其他分支中可用的重要多物理场接口。
扩展了对 Jiles–Atherton 磁滞的支持
非线性磁致伸缩材料已扩展为包含磁滞 Jiles-Atherton 模型,该模型适用于研究电力变压器和旋转电机等应用中的磁滞损耗效应。模型参数与磁性材料的微观物理效应相关,也可以根据实验数据进行估计。
此外,磁滞Jiles-Atherton材料模型已扩展为支持参数化稳态研究(除先前可用的“瞬态”分析以外)。铁磁磁滞适用于中低频率,与速率无关,可以使用参数化稳态研究进行分析,例如用于研究磁化和消磁。
过渡边界条件的表面电流密度
现在,使用过渡边界条件,您可以通过表面电流密度属性在上下侧添加显式表面电流密度贡献。这在研究 EMC 和 EMI 背景下的电磁场屏蔽时非常有用。
用于瞬态和频域研究的静态限界
磁矢势规范固定特征现在支持在非导电域使用静磁近似(库仑限界)进行“频域”和“瞬态”研究,可用于稳定在低频下受激励的传导不良或非导电域的模型。您可以在E 磁芯变压器模型中看到此特征的应用演示。
新增和更新的教学案例和 App
5.5 版本新增并更新了多个教学案例和 App。
含压电材料的多层壳
“案例库”标题:
piezoelectric_layered
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