FEM EquationMagnetodynamic/de

FEM GleichungElektrodynamik
Menüeintrag
Lösen → Elektromagnetische Gleichungen → Magnetodynamische Gleichung
Arbeitsbereich
FEM
Standardtastenkürzel
Keiner
Eingeführt in Version
0.21
Siehe auch
GleichungMagnetodynamik

Beschreibung

Diese Gleichung führt Analysen unter Verwendung der Maxwell-Gleichungen durch.

Informationen zur Mathematik der Gleichung findet man im Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D.

Wenn eine Berechnung in 2D möglich ist, kann eine einfachere Mathematik verwendet werden, was zu schnelleren Lösungszeiten führt. Für 2D unterstützt FreeCAD daher Elmers Elektrodynamische 2D-Gleichung.

Anwendung

1. Einen Elmer-Löser hinzufügen.
2. Ihn in der Baumansicht auswählen.
3. Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Befehl aufzurufen:
   • Die Schaltfläche Magnetodynamische Gleichung drücken.
   • Die Option Lösen → Elektromagnetische Gleichungen → Magnetodynamische Gleichung aus dem Menü wählen.
4. Bei Bedarf die Einstellungen des Gleichungslösers oder die allgemeinen Einstellungen des Lösers ändern.
5. Es wird empfohlen, in den Einstellungen für den linearen Systemlöser die Daten-EigenschaftLinear Iterative Method auf BiCGStabl , die Daten-EigenschaftBiCGstabl Degree auf 4 und die Daten-EigenschaftLinear Preconditioning auf None einzustellen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Gleichung in den meisten Fällen gelöst werden kann. Ist dies der Fall, können diese Parameter bei Bedarf geändert werden.

Löser-Einstellungen

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

Die magnetodynamische Gleichung bietet diese speziellen Einstellungen:

Lineares System

• DatenLinear System Refactorize: Refaktorisiert die Systemmatrix.

Magnetodynamik

• Daten-EigenschaftAngular Frequency: Die harmonische Ansteuerungsfrequenz. Sie wird nur verwendet, wenn Daten-EigenschaftIs Harmonic auf true gesetzt ist.
• Daten-EigenschaftAutomated Source Projection BCs: Siehe Elmer Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D für weitere Informationen.
• Daten-EigenschaftFixInput Current Density: Stellt die Divergenzfreiheit der Stromdichte sicher.
• Daten-EigenschaftIs Harmonic: Wenn die Antriebskraft harmonisch angesteuert wird (Wechselstrom). Bei der Einstellung true muss Daten-EigenschaftAngular Frequency einen Wert > 0 haben.
• Daten-EigenschaftLagrange Gauge Penalization Coefficient: Siehe Elmer Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D für weitere Informationen.
• Daten-EigenschaftQuadratic Approximation: Ermöglicht eine Approximation zweiter Ordnung des Steuerstroms.
  Hinweis: Die Standardreihenfolge von Gmsh-Netzen in FreeCAD ist 2. Ordnung. Bei Verwendung von Netzen 2. Ordnung muss diese Option zwingend auf true gesetzt werden. Andernfalls erhält man folgende Fehlermeldung: ERROR:: GetEdgeBasis: Can't handle but linear elements, sorry.
  Für die meisten Anwendungen ist jedoch ein Netz erster Ordnung ausreichend. Eine Ausnahme bildet der Fall, dass ein Isokonturfilter angewendet werden soll, um die Ergebnisse zu visualisieren. In diesem Fall wird die Verwendung eines Netzes zweiter Ordnung und somit die Einstellung von Daten-EigenschaftQuadratic Approximation auf true empfohlen.
• Daten-EigenschaftStatic Conductivity: Siehe Elmer Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D für weitere Informationen.
• Daten-EigenschaftUse Lagrange Gauge: Siehe Elmer Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D für weitere Informationen.
• Daten-EigenschaftUse Piola Transform: Muss true sein, wenn Basisfunktionen für die Interpolation von Kantenelementen als Mitglieder der optimalen Kantenelementfamilie ausgewählt werden oder wenn eine Approximation zweiter Ordnung verwendet wird.
• Daten-EigenschaftUse Tree Gauge: Siehe Elmer Elmer-Modellhandbuch, Abschnitt Berechnung von Magnetfeldern in 3D für weitere Informationen. Wird ignoriert, wenn Daten-EigenschaftUse Piola Transform auf true gesetzt ist.

Ergebnisse

• Daten-EigenschaftCalculate Current Density: Berechnet die Elektrische 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 diese Funktion derzeit praktisch nutzlos.
• Daten-EigenschaftCalculate Harmonic Loss: Berechnet den linearen und quadratischen harmonischen Leistungsverlust. Weitere Informationen finden Sie 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 Maxwell-Spannungstensor-Feld.
• 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.

Informationen zum Analyse-Merkmal

Die magnetodynamische 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 zur Durchführung magnetostatischer Analysen verwendet werden.