Maxwell与Fluent电磁热流耦合分析介绍

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fluent 热电耦合

fluent 热电耦合

fluent 热电耦合Fluent 热电耦合简介•什么是 Fluent 热电耦合?•Fluent 热电耦合在哪些领域应用广泛?原理细节•Fluent 热电耦合的基本原理是什么?•它如何实现热传导和电场耦合?应用案例•电子器件中的 Fluent 热电耦合应用案例•航空航天领域中的 Fluent 热电耦合应用案例•汽车工程中的 Fluent 热电耦合应用案例优势和挑战•优势:提高设计的精确性和效率•挑战:模拟过程的复杂性和计算负担•Fluent 热电耦合在未来的发展方向•新技术和方法对 Fluent 热电耦合的影响结论•简要总结 Fluent 热电耦合的重要性和应用前景Fluent 热电耦合简介Fluent 热电耦合是一种将传热和电场耦合效应结合起来的模拟方法。

它通过数值计算模拟热传输和电场分布,用于各种领域的设计和分析。

原理细节•Fluent 热电耦合基于物理原理和数学模型,在计算区域内离散化用于数值计算。

•热传导的计算基于热传导方程,考虑材料性质,热边界条件和热界面耦合热阻等因素。

•电场耦合的计算基于电场分布和电荷密度等因素,使用电场方程进行求解。

在电子器件领域,Fluent 热电耦合常用于分析集成电路、散热器和电子元件的温度分布和热解耦问题。

在航空航天领域,Fluent 热电耦合可分析航空发动机中的燃烧和传热过程,优化燃烧室和冷却系统设计。

在汽车工程领域,Fluent 热电耦合可帮助分析发动机散热、燃烧室温度和电池系统的热管理。

优势和挑战Fluent 热电耦合的优势包括: - 提高设计精确性:能够准确模拟热传导和电场分布,为设计过程提供准确的数据支持。

- 提高设计效率:通过模拟分析,可以快速评估不同设计方案的性能,节省试验时间和成本。

Fluent 热电耦合的挑战包括: - 模拟过程复杂性:热传导和电场分布受多种因素影响,需综合考虑材料性质、边界条件等多个因素的耦合效应。

- 计算负担:精确的模拟需要大量的计算资源和时间,对计算机性能有较高要求。

fluent热流耦合传热问题逻辑

fluent热流耦合传热问题逻辑

fluent热流耦合传热问题逻辑Fluent热流耦合传热问题逻辑一、引言Fluent是ANSYS公司开发的一款流体力学模拟软件,它可以模拟各种流体现象,如气体、液体、多相流等。

在工程应用中,很多问题不仅涉及到流体的运动,还涉及到热传递。

因此,在Fluent中进行热流耦合传热问题的模拟非常重要。

二、Fluent中的传热模型Fluent中有多种传热模型可供选择,包括导热方程、对流换热方程、辐射传热方程等。

其中,对于大多数工程应用来说,最常用的是对流换热方程和辐射传热方程。

1. 对流换热方程对于液态和气态物质的传热过程,通常采用对流换热方程进行建模。

在这种情况下,通过求解连续性方程和动量方程得到速度场分布,并将其代入能量方程中求解温度场分布。

2. 辐射传热方程当物体表面温度高于周围环境时,其会向周围环境辐射能量。

这种能量的传递过程可以通过辐射传热方程进行建模。

在这种情况下,需要考虑物体表面的辐射能量和周围环境的吸收和散射能力。

三、Fluent中的热流耦合模型在很多工程应用中,流体运动和热传递是相互耦合的。

在Fluent中,可以采用不同的方法来处理这种耦合关系。

1. 基于壁面温度的热流耦合模型在这种模型中,假设壁面温度已知,并将其作为边界条件输入到Fluent中。

然后,在求解连续性方程、动量方程和能量方程时,使用壁面温度来计算传热通量。

2. 基于壁面热通量的热流耦合模型在这种模型中,假设壁面热通量已知,并将其作为边界条件输入到Fluent中。

然后,在求解连续性方程、动量方程和能量方程时,使用壁面热通量来计算温度场分布。

3. 基于相互耦合求解器的热流耦合模型在这种模型中,采用相互耦合求解器对流体运动和热传递进行同时求解。

这种方法可以更准确地模拟流体运动和热传递之间的相互作用。

四、Fluent中的热辐射模型在一些情况下,物体表面的温度非常高,其向周围环境辐射出的能量占据了主导地位。

在这种情况下,需要使用Fluent中的热辐射模型来进行建模。

Maxwell与Fluent电磁热流耦合分析介绍

Maxwell与Fluent电磁热流耦合分析介绍

14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合例,14.5.1析钢块在上述工况下的温度场分布情况、风的流线图及风的温度分布云图。

图14-164几何模型14.5.2软件启动与保存Step1:启动Workbench。

如图14-165所示,在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS14.0→Workbench 14.0命令,即可进入Workbench主界面。

图14-165 Workbench启动方法Step2:保存工程文档。

进入Workbench后,单击工具栏中的按钮,将文件保存为“MagtoThemtoFluid”,单击Getting Started窗口右上角的(关闭)按钮将其关闭。

注意:本节算例需要用到ANSOFT Maxwell14.0软件,请读者进行安装;由于ANSOFT Maxwell软件不支持保存路径中存在中文名,故在进行文档保存时,保存的路径不不能含有中文字符,否则会发生错误。

14.5.3导入几何数据文件Step1:创建几何生成器。

如图14-166所示,在Workbench左侧Toolbox(工具箱)的Analysis Systems中单击Maxwell 3D并按住左键不放将其拖到右侧的Project Schematic窗口中,此时即可创建一个如同EXCEL表格的项目A。

Step2:双击A2(Geometry)进入如图14-167所示的电磁分析环境,此时启动了Maxwell 3D软件。

图14-166项目AStep3:依次选择菜单Modeler→Import,在出现的Import File对话框中选择ThermaltoFluid.x_t几何文件,并单击打开按钮。

图14-167电磁分析环境Step4:此时模型文件已经成功显示在Maxwell软件中,如图14-168所示,同时弹出Modal Analysis对话框,在对话框左侧的栏中显示的几何图形为Good表示数据读取无误,单击Close按钮。

Workbench电磁热耦合分析流程说明

Workbench电磁热耦合分析流程说明

● 第一步:独立分析首先要保证模型在ansoft中需正确分析完成。

● 第二步:模型导出分析完成后,将ansoft模型导出,格式我选择step格式,其他格式没有试过。

选择菜单栏中的Modeler-Export 选择step格式将模型导出● 第三步:文件导入启动ANSYS Workbench 13.0,首先点击菜单栏中 Import... 选择.mxwl格式,选择刚才的maxwell分析完成的文件,进行导入。

● 第四步:更新工程点击Workbench菜单栏中的 update project,如果maxwell文件正确的话,过一会solution会有黄色闪电变成绿色对勾。

然后在左侧选择Steady-state thermal ,拖入到中间● 第五步:模型属性然后将Steady-state thermal下的Gemoetry属性改为2D.● 第六步:设置单位双击Gemoetry,进入模型设置界面,选择对应的模型尺寸单位。

点击左上角菜单栏中的File-Impotr Extenal Gemoetry File,选择刚才maxwell导出的step 格式模型。

导入后,点击左上角快捷图表Generate,模型就会出现。

● 第七步:网格剖分关闭Gemoetry界面,退回主界面,会发现Gemoetry已经变为绿色对勾,标识模型导入正确。

然后点击Workbench菜单栏中的 update project,会自动对模型进行网格划分。

当然也可以进入Model菜单进行手动划分。

● 第八步:模型对接网格划分成功后,Model会变为绿色对勾。

然后将Maxwell 2D solution和Steady-state thermal 的Setup进行连接,再次点击菜单栏中的 update project。

● 第九步:完成导入update project完成后,Maxwell 2D 中solution会变成绿色对勾。

然后双击进入Steady-state thermal中的Setup,进入setup设置,右侧会出现“ImportedLoad(Maxwell2Dsolution)”。

workbench maxwell热磁耦合

workbench maxwell热磁耦合

workbench maxwell热磁耦合题目: Workbench Maxwell热磁耦合分析及其应用摘要: Workbench Maxwell是一款强大的电磁设计和仿真软件,可以进行热磁耦合分析。

本文将介绍Workbench Maxwell热磁耦合的原理和方法,并探讨其在不同领域的应用。

引言:热磁耦合分析是一种综合了热场和磁场的物理现象的仿真方法。

随着科学技术的发展,热磁耦合在多个领域中的应用越来越广泛。

Workbench Maxwell作为一款专业的热磁耦合分析软件,能够提供准确的仿真结果,有着重要的实际意义。

本文将以Workbench Maxwell热磁耦合为主题,详细介绍其原理、方法和应用。

一、Workbench Maxwell热磁耦合的原理Workbench Maxwell热磁耦合分析的原理基于磁场和热场之间的相互耦合关系。

磁场通常由电磁铁、电磁线圈等器件产生,而热场则是由电流通过导体引起的电阻发热效应。

由于热的产生和传递与磁场的分布和变化有关,因此磁场和热场之间存在着耦合关系。

Workbench Maxwell通过求解Maxwell方程组和热传导方程,实现热磁耦合的分析。

Maxwell方程组描述了磁场的分布和变化,包括麦克斯韦方程和电磁介质的本构关系。

热传导方程则描述了热场的传输过程,包括热传导的热量传递和温度分布。

通过将这两个方程组耦合,可以描述磁场和热场的相互作用,并得出准确的仿真结果。

二、Workbench Maxwell热磁耦合的方法1. 几何建模: 首先需要进行几何建模,包括导体、电磁铁和其他磁场和热场相关的器件。

使用Workbench Maxwell提供的建模工具,可以快速准确地构建几何模型。

2. 材料建模: 然后需要对材料进行建模,包括选择适当的导体材料和磁性材料,并设定其相应的热学和磁学参数。

Workbench Maxwell提供了广泛的材料库,用户可以根据需要选择合适的材料。

求解器设置_ANSYS Workbench 16.0超级学习手册_[共2页]

求解器设置_ANSYS Workbench 16.0超级学习手册_[共2页]

14.5 耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合533 221.7W,此数据与之前Maxwell中计算得到的数据一致。

图14-233 热源数据图14-234 损耗值
14.5.17 求解器设置
Step1选择命令树中的Solution Initialization命令,在图14-235所示的操作面板中做如下操作:
①在Initialization Methods栏中选择Standard Initialization选项;
②在Compute from栏中选择inlet选项,其余默认即可,并单击“Initialize”按钮。

Step2选择命令树中的Run Calculation命令,在图14-236所示的操作面板中做如下操作:
在Number of Iteratioins栏中输入200,其余保存默认即可,单击Calculate按钮。

图14-235 初始化图14-236 步长设置Step3图14-237(a)所示为Fluent正在计算过程。

Step4求解完成后会出现图14-237(b)所示的对话框,单击“OK”确认。

Step5后处理操作。

选择命令树中的Results→Graphics,如图14-238所示,在Graphics and Animations面板中双击Contours选项。

Step6在弹出的图14-239所示Contours对话框中做如下操作:。

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算在磁流体力学(MHD)计算中,FLUENT软件是一个功能强大的工具,可用于模拟不同条件下的磁流体现象。

为了导入外部磁场并进行MHD计算,FLUENT提供了一些相关参考内容。

首先,了解FLUENT的基本操作是十分重要的。

用户需要熟悉FLUENT软件的界面,了解如何创建网格和设置物理模型参数。

此外,FLUENT提供了详细的用户手册,可供用户参考和学习。

要导入外部磁场,FLUENT可以使用用户定义函数(UDF)来实现。

UDF是一种用于定义FLUENT中各种物理和数学模型的自定义函数。

用户可以使用UDF编写自己的代码,以导入外部磁场并将其应用于MHD计算。

UDF可以根据用户的需求定义磁场的类型、强度和分布。

FLUENT提供了UDF的文档和教程,以帮助用户了解如何编写和应用UDF。

另一个方法是使用FLUENT的自定义场功能。

这使得用户可以在FLUENT中导入并应用外部磁场数据,而无需编写UDF代码。

用户可以使用FLUENT的文件格式将磁场数据导入到FLUENT中,并将其应用于MHD计算。

在FLUENT中,用户可以定义磁场数据文件的格式和内容,并将其与网格进行匹配。

这种方法对于逐步导入时变磁场也是可行的。

FLUENT提供了详细的说明和示例,以帮助用户了解如何使用自定义场功能导入外部磁场。

在MHD计算中,用户通常还需要定义磁流体的物理模型和边界条件。

FLUENT提供了多种物理模型和边界条件选项,可用于模拟磁流体现象。

用户可以选择适合自己研究对象的物理模型,并根据需要设置各种参数。

FLUENT的用户手册和帮助文档提供了详细的介绍和说明。

最后,在进行FLUENT中的MHD计算之前,用户还应该进行网格独立性和收敛性分析。

这是为了确保计算结果的准确性和可靠性。

用户可以使用FLUENT的自适应网格技术进行网格独立性分析,以选择适合的网格精度。

此外,FLUENT还提供了高级收敛性监控和调节选项,以确保计算结果的收敛性和稳定性。

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算

fluent耦合maxwell导入外部磁场mhd计算在fluent中耦合maxwell进行外部磁场mhd计算,需要遵循以下步骤:
1. 建立磁场模型:使用ANSYS Maxwell软件建立三维的磁场模型,并保存为.msh文件。

2. 导入磁场模型:将Maxwell中的磁场模型导入到ANSYS Fluent 中。

在Fluent中,选择“File”菜单中的“Import”选项,然后选择“Mesh”选项,将.msh文件导入到Fluent中。

3. 设置材料属性:在Fluent中,需要设置材料的电导率、相对磁导率等属性。

这些属性可以通过ANSYS Maxwell软件中的材料库获得。

4. 初始化磁场:在Fluent中,需要对磁场进行初始化。

可以使用ANSYS Maxwell软件中的初始化工具进行初始化。

5. 耦合计算:在Fluent中,需要将电场和磁场进行耦合计算。

可以使用ANSYS Maxwell软件中的耦合计算工具进行计算。

6. 输出结果:在Fluent中,可以将计算结果输出为.vtk文件或其他格式的文件。

可以使用ANSYS Maxwell软件或其他后处理软件进行结果分析。

需要注意的是,在进行耦合计算时,需要保证电场和磁场的边界条件一致,否则计算结果可能会出现误差。

同时,在进行计算时,需要保证计算机的性能足够强大,否则可能会出现计算速度慢或计算失
败的情况。

电磁、流体双向耦合仿真技术在感应加热领域的应用

电磁、流体双向耦合仿真技术在感应加热领域的应用

Harmonic Stress
CFD(*)
(*) Enable Electric Arc simulations or advanced Induction Heating simulations
4 © 2016 ANSYS, Inc. March 21, 2017
ANSYS Confidential
������ ������������������
2D Model
Model
5 © 2016 ANSYS, Inc. March 21, 2017
Eddy current
ANSYS Confidential
Ohmic loss
什么是感应加热( 2 ) ?
• 电导率和磁导率都是温度相关的,所以损耗也是温度相 关的
Eddy Current Solution1 Eddy Current Solution2 Eddy Current Solution3
Solve till No Significant Change in Temperature Monitored
Ohmic Losses
0 - 1.5s
Ohmic Losses
• Maxwell与Fluent的单向和双向耦合技术都已经非常成熟, 目前在工程上主要用于热问题的研究.
• Maxwell将分布式损耗分布传递到Fluent中。 • Fluent将温度分布返回给Maxwell。
热源分布 Maxwell
ANSYS Fluent
温度分布
3
© 2016 ANSYS, Inc.
20
© 2016 ANSYS, Inc.
March 21, 2017
ANSYS Confidential

fluent 热流固耦合

fluent 热流固耦合

fluent 热流固耦合随着科技的不断发展和创新,计算机仿真技术在各个行业也有着越来越广泛的应用。

其中,热流固耦合是一种非常重要的仿真技术,在很多领域都具有广泛的应用。

其中,Fluent热流固耦合技术更是一个非常值得关注的研究领域,下面将从基本原理、建立模型、计算求解等多个方面对它进行详细的讲解。

一、基本原理Fluent热流固耦合技术是建立在CFD(计算流体力学)和FEM(有限元方法)的基础之上的,主要是应用在热问题中。

其基本思想是将热传导、热对流和热辐射等引起的热流场与温度场进行非线性计算,得到各个部位的温度分布和热流分布,同时保证热流的守恒性。

在此基础上,通过非线性有限元分析,确定每个部位的温度分布和热流分布,这样就可以基本实现热流固耦合的模拟计算。

二、建立模型建立模型是Fluent热流固耦合技术的重点之一,模型的建立质量直接影响到计算结果的准确性。

在Fluent中,按照边界条件和物理参数的不同,可以将模型分为三个主要部分:流场模型、温度场模型和结构场模型。

首先,流场模型主要用来描述流体运动的特性,包括流场的流速、压强、浓度等。

其次,温度场模型主要描述被模拟对象的温度变化情况,包括其外部环境的温度、热源的热量分布等。

最后,结构场模型主要用于处理固体结构的升温和变形等问题。

建立完整有效的模型后,就可以通过Fluent热流固耦合技术进行计算求解。

三、计算求解在进行计算求解时,首先需要将所建立的模型导入Fluent中,并设置与之相对应的边界条件和物理参数等。

其次,根据所需求解的问题,选择合适的求解方式,如数值分析法、有限元法等,然后进行计算。

在计算过程中,需要根据实际情况和需要设定合适的收敛精度、求解步长等,以确保计算结果的准确性。

最后得到的计算结果,可以通过可视化方法展示出来,如温度分布图、流速分布图等,从而得到所需的仿真数据。

总之,Fluent热流固耦合技术具有广泛的应用前景,包括汽车工程、航空航天、电子电器、能源领域等。

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
Maxwell 2D 瞬态分析与FLUENT 3D 稳态分析进行单向电磁-热耦 合分析
本教程用于演示Maxwell 2D瞬态分析与Fluent 3D如何进行单向耦合分析。时域平 均的分布式损耗(磁铁中的电阻损耗及转子和定子中的磁芯损耗)从Maxwell 2D 传递到Fluent 3D中进行温度求解。 本教程主要包括如何将损耗从Maxwell传递到Fluent中的操作步骤,而不包括 Maxwell和Fluent本身的设置操作,另有教程专门介绍该部分。
创建一个Fluent 子系统 打开Component Systems工具栏,并选择 Fluent component system,拖动 FLUENT System 并放到项目页面
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电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
导入FLUENT Case 文件
该教程已经提供了一个完整的CFD案例,并且已经设置好,此处只需要导入,并 设置损耗的映射即可。 导入Case文件 右键点击Setup ,选择 Import FLUENT Case > Browse 导航到正确的位置,并选择 FLUENT的 case 文件 “rotate-poly.cas” ,选择 Open FLUENT导入窗口会弹出,选择Double Precision,点击OK FLUENT的窗口会弹出,并已经导入Case文件
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电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
建立连接关系
建立连接关系 无需关闭FLUENT窗口,返回到Workbench的页面 拖动Maxwell 分析系统中Solution面板到FLUENT分析系统的Setup 面板上 在弹出的窗口点击OK

fluent热流耦合

fluent热流耦合

fluent热流耦合Fluent热流耦合是一种常见的数值模拟方法,用于研究流体力学和传热学问题。

它是基于计算流体动力学(CFD)和有限元分析(FEA)的耦合方法,通过将流体力学和传热学方程进行求解,可以得到流体和固体的温度、速度和压力等相关参数。

本文将介绍Fluent热流耦合的原理、应用和优缺点。

一、热流耦合原理Fluent热流耦合是将流体力学和传热学方程进行耦合求解的一种方法。

在该方法中,首先需要建立流体域和固体域的几何模型,并设定边界条件和初始条件。

然后,通过求解Navier-Stokes方程和能量方程,得到流体域中的速度场、压力场和温度场。

同时,通过求解传热学方程,得到固体域中的温度场。

最后,通过迭代计算,将流体域和固体域的温度场进行耦合,直到收敛为止。

二、热流耦合的应用Fluent热流耦合广泛应用于工程领域的流体力学和传热学问题的数值模拟中。

例如,在汽车工程中,可以利用该方法研究发动机的冷却系统,优化散热器的设计,提高散热效率。

在航空航天领域,可以利用该方法模拟飞行器的气动加热和冷却效应,预测热应力分布,指导结构设计。

在能源工程中,可以利用该方法研究燃烧过程的传热机理,优化锅炉和换热器的设计,提高能源利用效率。

三、热流耦合的优缺点Fluent热流耦合方法具有以下优点:1. 可以更准确地预测流体和固体的温度、速度和压力等参数,提高模拟结果的精度。

2. 可以考虑流体和固体之间的热传导、对流和辐射等多种传热方式,综合考虑不同的热传导机制。

3. 可以通过改变流体和固体的边界条件和初始条件,研究不同工况下的热流耦合效应,优化系统设计。

4. 可以通过对流体和固体的热流耦合过程进行可视化,直观地观察流体和固体的温度分布和热传递情况。

然而,Fluent热流耦合方法也存在一些缺点:1. 计算复杂度较高,需要较长的计算时间和大量的计算资源。

2. 对模型的几何形状和边界条件要求较高,不适用于所有的流体力学和传热学问题。

Maxwell与Ansysworkbench热耦合PPT课件

Maxwell与Ansysworkbench热耦合PPT课件
Volumetric Losses
Bus Bar Model Ansoft Maxwell
© 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
4
Temperatures ANSYS Mechanical
ANSYS, Inc. Proprietary
Types of Coupled ProblemsAR, MRI Machines, RF Ablation
© 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
6
ANSYS, Inc. Proprietary
Limitations
• One-way Load Transfer – Does not allow for temperature dependent electromagnetic material properties – Not applicable for certain multiphysics problems
© 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
3
ANSYS, Inc. Proprietary
One-way Load Transfer
• One-way Data Exchange – Volumetric or surface losses mapped to ANSYS model
source densities into output file B
© 2008 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Read in File B, solve thermal problem, post process the results

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
映射损耗
从Maxwell映射损耗 选择菜单栏File > EM Mapping > Volumetric Energy Source 在Maxwell映射窗口, FLUENT 计算域:按住Ctrla选择区域s_stator, s_ic_r. Start: 1.5e-3 Stop: 1.2e-2 选择 OK
Fluent中求解的温度分布
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电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
启动ANSYS Workbench
启动Workbench 在Windows下点击开始,选择所有程序 > ANSYS 16.x> Workbench 16.x
导入Maxwell项目文件
由于此处采用现有的Maxwell项目,所以只需要在Workbench中导入即可。用户也 可以新建一个项目,并进行重新设置。 导入Maxwell文件 菜单栏 File > Import 更改文件类型为Maxwell Project File (*.mxwl) 通过导航确定输入文件的位置 选择文件“modified.mxwl” Open打开
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电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
执行求解
求解迭代1000步
结果处理
显示温度 在菜单中选择 Display > Graphics and Animations… 双击Contours 在云图窗口 填充方式: Checked 云图变量: Temperature > Static Temperature 边界面: 选择所有表面(Match) 选择Display 及 Close
准备
软件:ANSYS Workbench R16,Maxwell R16 及 FLUENT R16.

Maxwell与Fluent电磁热流耦合分析

Maxwell与Fluent电磁热流耦合分析

14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合例,14.5.1析钢块在上述工况下的温度场分布情况、风的流线图及风的温度分布云图。

图14-164几何模型14.5.2软件启动与保存Step1:启动Workbench。

如图14-165所示,在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS14.0→Workbench 14.0命令,即可进入Workbench主界面。

图14-165 Workbench启动方法Step2:保存工程文档。

进入Workbench后,单击工具栏中的按钮,将文件保存为“MagtoThemtoFluid”,单击Getting Started窗口右上角的(关闭)按钮将其关闭。

注意:本节算例需要用到ANSOFT Maxwell14.0软件,请读者进行安装;由于ANSOFT Maxwell软件不支持保存路径中存在中文名,故在进行文档保存时,保存的路径不不能含有中文字符,否则会发生错误。

14.5.3导入几何数据文件Step1:创建几何生成器。

如图14-166所示,在Workbench左侧Toolbox(工具箱)的Analysis Systems中单击Maxwell 3D并按住左键不放将其拖到右侧的Project Schematic窗口中,此时即可创建一个如同EXCEL表格的项目A。

Step2:双击A2(Geometry)进入如图14-167所示的电磁分析环境,此时启动了Maxwell 3D软件。

图14-166项目AStep3:依次选择菜单Modeler→Import,在出现的Import File对话框中选择ThermaltoFluid.x_t几何文件,并单击打开按钮。

图14-167电磁分析环境Step4:此时模型文件已经成功显示在Maxwell软件中,如图14-168所示,同时弹出Modal Analysis对话框,在对话框左侧的栏中显示的几何图形为Good表示数据读取无误,单击Close按钮。

fluent多物理场耦合_概述及解释说明

fluent多物理场耦合_概述及解释说明

fluent多物理场耦合概述及解释说明1. 引言1.1 概述在工程和科学领域中,物理场的耦合现象十分常见。

多物理场耦合是指两个或多个不同类型的物理量之间相互作用并产生影响的过程。

例如,热和流动、结构和热等物理量之间可以相互影响,并导致系统整体行为的变化。

解决多物理场耦合问题对于设计和优化工程系统、预测系统性能以及改进产品质量都具有重要意义。

1.2 文章结构本文主要通过对Fluent软件在多物理场耦合模拟中的应用进行概述和解释说明。

文章分为五个部分进行论述。

第一部分为引言,先介绍了多物理场耦合的基本概念和意义,接着概括地介绍本文的结构和目的。

第二部分对多物理场耦合的基本概念进行详细阐述。

首先定义了物理场的含义和分类,包括热、流体、结构等不同类型的场。

然后介绍了多物理场耦合在实际应用中的意义和价值,以及典型应用领域如航空航天、汽车工程等。

最后介绍不同种类的耦合方式和过程,如热-流体耦合、结构-热耦合等。

第三部分主要是对Fluent软件进行介绍。

首先概述了该软件的基本情况和发展历程,包括其在计算流体力学领域的重要地位和广泛应用。

接着详细解释了Fluent在多物理场耦合中的应用优势,包括强大的求解能力、精确的数值模拟结果和丰富的后处理功能。

最后简要介绍了Fluent多物理场模拟的流程。

第四部分通过具体案例研究和实例说明展示了Fluent在多物理场耦合模拟中的应用。

分别以热-流动耦合、结构-热耦合为例,进行案例分析并与实验对比验证结果。

此外,还介绍其他常见多物理场耦合模拟案例以及加工方法和结果分析总结。

最后一部分为结论和展望,总结本文所述内容并展望Fluent多物理场耦合研究的现状及未来发展方向。

包括对现有研究成果进行总结,并提出存在问题及改进方向的展望。

1.3 目的本文旨在向读者介绍和解释Fluent软件在多物理场耦合模拟中的应用。

通过对基本概念、软件特点以及具体案例的分析,希望能够加深读者对多物理场耦合问题的理解,并为工程和科学研究人员提供有价值的参考。

ansys电机电磁、热流体耦合分析及工程应用

ansys电机电磁、热流体耦合分析及工程应用
Components Windings Stator Smulated Avg. Temp. (K) 370.4 381.04 Simulated Temperature Rise 77.4 88.04 Test Data 73 /
400.00 Time [ms]
500.00
600.00
700.00
800.00
Maxwell2D 空载仿真结果
铁耗
1750.00
XY Plot 6
1_high_noload
ANSOFT
1500.00
Manufacture Factor*:2
Data
Voltage(V)
No Load Test Data Maxwell 2D
625.00 600.00
750.00
700.00750.00
875.00 810.00 800.00
9
© 2013 ANSYS, Inc.
May 27, 2014
Maxwell2D 负载仿真结果
XY Plot 1
1_high_rated
ANSOFT
25.00
20.00
Test data: 7303 N-m
Outer Cooling Fan Radial Ventilation Ducts
13
© 2013 ANSYS, Inc.
May 27, 2014
电磁、热流体耦合分析
FLUENT: Thermodynamics Maxwell : Power Loss
Mapping
Could use different mesh topology. Third-party software is not necessary. Easy of use GUI

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程图

Ansys电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程图
Stator
Shaft
ANSYS 中国
Magnets
Rotor
w2
电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
Fluent项目
The Maxwell project contains a 3D mesh model of a ITRI motor The setup of this motor has already been partially done 注意:考虑到设置效率,建议对Fluent的设置在Workbench外完成,特别是当网格 是四面体,并希望在FLUENT中转化为多面体网格时。在Workbench下Fluent的所 有操作都会被记录,并在重新打开时重新运行所有操作,非常费时。所以建议在 Workbench外将Fluent设置好,这样在Workbench内打开时较为节省时间。
准备
软件:ANSYS Workbench R16,Maxwell R16 及 FLUENT R16.
Fluent中的网格和几何
ANSYS 中国
w1
电机电磁(Maxwell)、热(Fluent)耦合分析流程
Maxwell项目
The Maxwell project contains a 2D geometry of a ITRI motor The setup of this motor has already been partially done Note I: It is a better way to set up Maxwell outside Workbench. It is more efficient compared with setup inside Workbench Note II: If thermal simulation can not be treated as periodic problems, for the reason of mapping data, Maxwell should use full model to analyze

fluent 耦合算法

fluent 耦合算法

Fluent 耦合算法是一种用于求解多物理场耦合问题的数值方法。

它基于有限元方法和有限体积方法,将不同物理场的方程耦合在一起进行求解。

在Fluent 耦合算法中,首先需要将不同物理场的方程进行离散化,得到离散的代数方程组。

然后,通过迭代的方式求解这些方程组,直到达到收敛条件。

在每一次迭代中,Fluent 耦合算法会先求解一个物理场的方程,然后将该物理场的解作为边界条件,求解下一个物理场的方程。

这样,不同物理场之间的耦合关系就得到了考虑。

Fluent 耦合算法的优点是能够准确地描述多物理场之间的相互作用,适用于求解复杂的多物理场问题。

然而,由于耦合算法的复杂性,求解过程可能会比较耗时。

总的来说,Fluent 耦合算法是一种强大的数值方法,可以用于求解多物理场耦合问题,但在实际应用中需要根据具体问题进行合理的选择和调整。

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14.5耦合实例4——Maxwell和FLUENT电磁热流耦合例,14.5.1析钢块在上述工况下的温度场分布情况、风的流线图及风的温度分布云图。

图14-164几何模型14.5.2软件启动与保存Step1:启动Workbench。

如图14-165所示,在Windows XP下单击“开始”→“所有程序”→ANSYS14.0→Workbench 14.0命令,即可进入Workbench主界面。

图14-165 Workbench启动方法Step2:保存工程文档。

进入Workbench后,单击工具栏中的按钮,将文件保存为“MagtoThemtoFluid”,单击Getting Started窗口右上角的(关闭)按钮将其关闭。

注意:本节算例需要用到ANSOFT Maxwell14.0软件,请读者进行安装;由于ANSOFT Maxwell软件不支持保存路径中存在中文名,故在进行文档保存时,保存的路径不不能含有中文字符,否则会发生错误。

14.5.3导入几何数据文件Step1:创建几何生成器。

如图14-166所示,在Workbench左侧Toolbox(工具箱)的Analysis Systems中单击Maxwell 3D并按住左键不放将其拖到右侧的Project Schematic窗口中,此时即可创建一个如同EXCEL表格的项目A。

Step2:双击A2(Geometry)进入如图14-167所示的电磁分析环境,此时启动了Maxwell 3D软件。

图14-166项目AStep3:依次选择菜单Modeler→Import,在出现的Import File对话框中选择ThermaltoFluid.x_t几何文件,并单击打开按钮。

图14-167电磁分析环境Step4:此时模型文件已经成功显示在Maxwell软件中,如图14-168所示,同时弹出Modal Analysis对话框,在对话框左侧的栏中显示的几何图形为Good表示数据读取无误,单击Close按钮。

图14-168读取的模型Step5:选中图中的外面的立方体几何,如图14-169所示,然后进行如下操作:选中外面的立方体,使其处于加亮状态;单击Properties栏中的Transparent后面的按钮;在弹出的对话框中将滑块从0位置移动到1的位置,这是外面的立方体几何将变成透明状态。

图14-169设置透明度14.5.4求解器与求解域的设置Step1:设置求解器类型。

如图14-170所示,选择菜单栏中的Maxwell 3D→Solution Type…命令。

Step2:在弹出如图14-171所示的Solution Type对话框中选择Eddy Current(涡电流分析),单击OK按钮关闭Solution Type的对话框。

图14-170设置求解器类型图14-171确定求解器类型14.5.5赋予材料属性Step1:赋予材料属性。

在模型树中选择Box3模型名,单击右键在弹出的快捷菜单中选择Assign Material…命令,如图14-172所示,此时会弹出Select Definition对话框。

Step2:在如图14-173所示的Select Definition对话框中选择Aluminum材料并单击“确定”按钮,此时模型树中Box3的上级菜单由Not Assigned变成Aluminum,求解域默认为真空Vacuum。

图14-172赋予材料属性图14-173材料库Step3:同样,如图14-174所示,将Box4模型设置为steel stainless。

图14-174材料库Step4:同样,如图14-175所示,将Box5模型设置为Vacuum。

图14-175材料库14.5.6添加激励Step1:创建激励。

单击键盘f键,然后用鼠标左键选择如图14-176所示一个端面,单击右键在弹出的快捷菜单中选择Assigned Excitation→Current命令。

图14-176创建激励Step2:此时会弹出如图14-177所示Current Excitation对话框,在该对话框作如下输入:在Value中输入500;在后面的单位选项栏中选择A;在Type栏中选择Stranded,单击OK按钮,完成参数的设置。

Step3:同样,将线圈另外一个端面也设置为500A的电流,与上面操作步骤不同之处为:此处的电流方向设置为子里向外的,如图14-178所示,此时只需单击Swap Direction按钮即可完成相应的操作。

图14-177设置激励数值图14-178设置激励Step4:右键单击Box4,如图14-179所示,在弹出的快捷菜单中依次选择Assign Excitation →Set Eddy Effects…命令,并勾选弹出的对话框中的Box4项,设置涡流效应。

图14-179涡流设置Step5:选择Box4几何,右键单击Project Manager→Mesh Operation,在弹出如图14-180所示快捷菜单中依次选择Assign→On Selection→Skin Depth Based…,在弹出的对话框中如图下设置:在Skin Depth Based Refinement对话框中单击Calculate Skin Depth…命令;在弹出的Calculate Skin Depth对话框中的Frequency栏中输入2500,单位选择Hz,并单击OK按钮;在Skin Depth Based Refinement对话框中单击OK按钮。

图14-180集肤深度Step6:右键单击Project Manager→Analysis,如图14-181所示,在弹出的快捷菜单中选择Add Solution Setup命令,添加求解器。

Step7:此时弹出如图14-182所示求解器设置对话框,选择Solve选项卡,在选项卡中作如下设置:在Adaptive Frequency栏中输入2500,设置频率为2500Hz;勾选Use higher order shape function选项,选择高级形函数;其余保持默认,单击确定按钮。

图14-181添加求解器图14-182求解器设置14.5.7模型检查与计算通过上面的操作步骤,有限元分析的前处理工作全部结束,为了保证求解能顺利完成计算,需要先检查一下前处理的所有操作是否正确。

Step1:模型检查。

单击工具栏上的按钮出现如图14-183所示的Validation Check 对话框,绿色对号说明前面的基本操作步骤没有问题。

注意:如果出现了,说明前处理过程中某些步骤有问题,请根据右侧的提示信息进行检查。

Step2:求解计算。

右键单击Project Manager中的Analysis→Setup1命令,在弹出的快捷菜单中选择如图14-184所示的Analyze命令,进行求解计算,求解需要一定的时间。

图14-183模型检查图14-184求解模型14.5.8后处理Step1:显示磁场分布云图。

求解完成后,选中几何模型树中的Planes→Global:XZ平面,单击右键在弹出如图14-185所示的快捷菜单中选择Field→H→Mag_H命令,此时将弹出Create Field Plot对话框。

图14-185后处理操作Step2:在弹出如图14-186所示的Create Field Plot对话框中的Quantity中选择Mag_H,在In Volume中选择AllObject。

并单击Done按钮如图14-186所示。

图14-185选择后处理实体图14-186磁场分布云图Step3:同理操作如图14-187所示为磁场矢量图。

图14-187磁场矢量图Step4:钢块的涡电流密度分布云图如图14-188所示。

Step5:钢块损耗分布。

选中Box4,单击右键在弹出的快捷菜单中依次选择Field→Other→Ohmic-Loss命令,如图14-189所示为Box4的损耗分布。

图14-188涡电流密度分布云图图14-189后处理操作Step6:选择Maxwell 3D→Fields→Calculator…,在弹出如图14-190所示计算器中作如下操作:单击Quantity按钮,在下拉列表中选择Ohmic Loss选项;单击Geometry…按钮,在弹出的Geometry对话框中点选Volume,然后选择Box4选项,并单击OK按钮;单击∫按钮,最后单击Eval按钮进行计算,计算得到的损耗值为221.7w。

图14-190总损耗值Step7:关闭Maxwell平台。

14.5.9创建流体力学分析和数据共享Step1:回到Workbench窗口中,在如图14-191所示的表格A4(Solution)上单击右键,在弹出的快捷菜单中选择Transfer Data To New→Fluid Flow (FLUENT)命令,此时会在A表的右侧出现一个B表,同时出现A4与B4连接曲线,这说明A4的结果数据可以作为B4的外载荷使用。

图14-191创建耦合的流体动力分析模型Step2:几何模型数据读入。

单击A2(Geometry)直接拖拽到B2(Geometry)栏中如图14-192所示。

图14-192几何数据传递14.5.9DM中几何数据文件Step1:双击项目B中的B2(Geometry)进入如图14-193所示的流体分析环境,此时启动了DM软件。

选择mm单位,并单击OK按钮。

图14-193几何创建平台Step2:在DesignModeler平台的工具栏中单击按钮生成几何文件。

Step3:此时模型文件已经成功显示在DM软件中,如图14-194所示,。

Step4:抑制几何。

单击Box3和Box5两个文件名,单击右键,在弹出的如图14-195所示的快捷菜单中选择Suppress Body命令。

图14-194几何模型图14-195 抑制几何模型Step5:创建流体域。

单击工具栏中的Tools→Enclosure命令,在弹出的如图14-196所示的面板中作如下操作:在Shape栏中选择Cylinder选项,设置区域类型为圆柱;在Cylinder Alignment栏中选择Z-Axis选项,设置圆柱方向为沿着Z轴;在FD1,Cushion…栏中输入50;在FD2,Cushion…栏中输入500;在FD3,Cushion…栏中输入500;在Target Bodies栏中选择Selected Bodies选项;在Bodies栏中选择实体,此时Bodies栏中显示1,表示一个实体被选中,其余默认即可,并单击工具栏中按钮完成流体域的创建,如图14-197所示。

图14-196 创建流体域图14-197 流体域Step6:平面命名inlet。

选择几何实体的左侧(Z坐标最小处)面,单击右键,在弹出的如图14-198所示快捷菜单中选择Named Selection命令:在出现的Details View面板中的Named Selection栏中输入inlet;在Geometry栏中单击Apply按钮,此时Geometry栏中出现1Face字样,表示一个面被选中;其余保持默认,单击工具栏中的按钮确定平面命名。

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