FEM EquationMagnetodynamic2D/de

FEM GleichungElektrodynamik2D
Menüeintrag
Lösen → Elektromagnetische Gleichungen → Magnetodynamische 2D-Gleichung
Arbeitsbereich
FEM
Standardtastenkürzel
Keiner
Eingeführt in Version
0.21
Siehe auch
FEM GleichungElektrodynamik2D

Beschreibung

Diese Gleichung führt Analysen unter Verwendung einer 2D-Version der Maxwell-Gleichungen aus, wenn die Unbekannte die z-Komponente (oder φ-Komponente) ist.

Informationen zur Mathematik der Gleichung findet man im Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 2D.

Für allgemeinere Analysen in 3D unter Verwendung der Maxwell-Gleichungen unterstützt FreeCAD Elmers Elektrodynamische Gleichung. Wenn es jedoch möglich ist, die Analyse in 2D durchzuführen, wird dies empfohlen, da die dahinterstehende Mathematik dann einfacher ist und die Berechnungszeit daher kürzer ist.

Anwendung

1. Einen Löser Elmer hinzufügen.
2. Diesen in der Baumansicht auswählen.
3. Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Befehl aufzurufen:
   • Die Schaltfläche Magnetodynamische 2D-Gleichung drücken.
   • Aus dem Menü die Option Lösen → Magnetodynamische 2D-Gleichung auswählen.
4. Die Gleichungslöser-Einstellungen oder die allgemeinen Löser-Einstellungen bei Bedarf ändern.

Löser-Einstellungen

Die allgemeinen Löser-Einstellungen findet man unter Elmer-Löser-Einstellungen.

Die magnetodynamische 2D-Gleichung bietet diese speziellen Einstellungen:

• Daten-EigenschaftAngular Frequency: Die harmonische Ansteuerungsfrequenz. Sie wird nur verwendet, wenn Daten-EigenschaftIs Harmonic auf true gesetzt ist.
• Daten-EigenschaftCalculate Current Density: Berechnet die Stromdichte.
• Daten-EigenschaftCalculate Electric Field: Berechnet das elektrische Vektorfeld.
• Daten-EigenschaftCalculate Elemental Fields: Berechnet die elektromagnetischen Felder für jedes Netzelement. Dies ist nützlich, um Diskontinuitäten in Netzen zu erkennen.
  Hinweis: Derzeit kann FreeCAD diese Ergebnisse nicht korrekt anzeigen. Daher ist es derzeit nicht von praktischem Nutzen.
• Daten-EigenschaftCalculate Harmonic Loss: Berechnet den linearen und quadratischen harmonischen Leistungsverlust. Weitere Informationen findet man im Elmer-Modellhandbuch im Abschnitt Verlustschätzung mithilfe der Fourier-Reihe.
• Daten-EigenschaftCalculate Joule Heating: Berechnet die Joule-Erwärmung.
• Daten-EigenschaftCalculate Magnetic Strength: Berechnet die Magnetfeldstärke.
• Daten-EigenschaftCalculate Maxwell Stress: Berechnet das Feld Maxwell-Spannungstensor.
• Daten-EigenschaftCalculate Nodal Fields: Berechnet die Felder für jeden Netzwerkknoten. Der Standardwert ist true. Wenn kein anderes Daten-EigenschaftCalculate * auf true gesetzt ist, wird nur die magnetische Flussdichte berechnet.
• Daten-EigenschaftCalculate Nodal Forces: Berechnet die Kräfte für jeden Netzwerkknoten. Die Ergebnisse können für weitere mechanische Analysen verwendet werden.
• Daten-EigenschaftCalculate Nodal Heating: Berechnet das Joule-Erwärmungs-Skalarfeld für jeden Netzwerkknoten.
• Daten-EigenschaftIs Harmonic: Wenn die Antriebskraft harmonisch angesteuert wird (Wechselstrom). Bei der Einstellung true muss Daten-EigenschaftAngular Frequency einen Wert > 0 haben.

Informationen zum Analyse-Merkmal

Die magnetodynamische 2D-Gleichung berücksichtigt die folgenden Analysefunktionen, sofern sie eingestellt sind:

• Elektrostatische Potential-Randbedingung
• Stromdichte-Randbedingung
• Magnetisierungsrandbedingung
• Konstante Vakuumpermittivität

Ergebnisse

Die verfügbaren Ergebnisse hängen von der Löser-Einstellung ab. Wenn keine der Daten-EigenschaftCalculate * Einstellungen auf wahr gesetzt wurde, wird nur das elektrisches Potential (als av in den Ergebnissen bezeichnet) berechnet. Andernfalls stehen auch die entsprechenden Ergebnisse zur Verfügung.

Die möglichen Ergebnisse sind:

• Stromdichte in ${\displaystyle \mathrm{A}/{\mathrm{m}}^{\mathrm{2}}}$
• Elektrische Feldvektorwerte in ${\displaystyle \mathrm{V}/\mathrm{m}}$
• Harmonischer Leistungsverlust in ${\displaystyle \mathrm{W}}$
• Magnetische Flussdichte in ${\displaystyle \mathrm{T}}$
• Maxwell-Spannungstensorwerte in ${\displaystyle \mathrm{A}\mathrm{s}/{\mathrm{m}}^{\mathrm{3}}}$
• Magnetfeldstärke in ${\displaystyle \mathrm{A}/\mathrm{m}}$
• Knotenkraft in ${\displaystyle \mathrm{N}}$
• Joule'sche Erwärmung in ${\displaystyle \mathrm{J}}$
• Potential in ${\displaystyle \mathrm{V}}$

Hinweise

• Trotz ihres Namens kann die magnetodynamische Gleichung auch für magnetostatische Analysen verwendet werden.
• Um diese Gleichung korrekt anzuwenden, muss das Oberflächenmodell streng auf der XY-Ebene liegen und ein geeignetes 2D-Modell im Koordinatensystem für den Löser Elmer (in der Regel kartesisch 2D) ausgewählt werden.