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3.1 Study的种类

在仿真中,我们需要先确认使用哪个Study。因为在JMAG中,有些Study支持2D/3D两种模型,比如磁场仿真Study;有些Study则仅支持3D,比如热仿真Study。因此,我们需要明确有哪些Study,它们都有哪些限制和功能。

JMAG中Study的大类如下:

• 磁场仿真。

• 电场仿真。

• 热仿真。

• 结构仿真。

• 热应力仿真。

• 变压器仿真。

• 效率Map。

由于受篇幅限制,本书的内容将以磁场仿真为主。但在本章中,我们会简要介绍其他几个Study。

3.1.1 磁场仿真

磁场仿真Study是对2D/3D仿真对象创建的磁场分析的Study,可以分为稳态仿真、瞬态仿真、频响应仿真和铁损仿真。

稳态仿真又称静态场仿真,它是仿真对象的条件(如电流)、位置都与时间无关的情况下使用的Study类型。在进行某个稳定的状态下的仿真时会被使用。

瞬态仿真则是针对那些条件、位置会随时间改变的对象进行仿真时所用的Study类型。其会计算多个时间点,每一个时间点即整个仿真过程中的一个瞬间,因此称之为瞬态。

频响应仿真是仿真对象的电流等条件输入有正弦性时,进行单一频率下的响应分析时所用的Study类型,即仿真对象在某个频率的输入下分析其响应时会被使用。

铁损仿真严格意义上并不同于前三者,是一种特殊的Study类型。其是在计算完一个瞬态仿真Study的基础上,计算其中部件的铁损时使用的Study。

3.1.2 电场仿真

电场仿真Study是对3D仿真对象生成的电场进行分析的Study。与磁场不同的是,电场仿真可以进行导体和电介质的静电场分析/电流分布分析,可以分为稳态仿真、频响应仿真和电流分布仿真。

稳态仿真与频响应仿真与磁场仿真类似,仅仅是将对象改为了电场,此处不再赘述。电流分布仿真是计算电位输入下的电流分布时使用的Study,与电场稳态仿真的一个主要的区别是电流分布能够计算电流密度并显示其结果。

3.1.3 热仿真

热仿真Study是对3D仿真对象生成的温度场进行分析的Study,可以分为稳态仿真和瞬态仿真,根据温度分布是否随时间变化区分使用。

3.1.4 结构仿真

结构仿真Study是对2D/3D仿真对象的力、形变、位移等结构场参数进行分析的Study,可以分为稳态仿真、固有模态仿真、频响应仿真和瞬态仿真。

稳态仿真、频响应仿真与上述其他仿真类型类似,即输入载荷不随时间变化的情况下使用稳态仿真;输入载荷有正弦性时使用频响应仿真。

固有模态仿真是计算对象在其自身形状、刚度等参数影响下的固有模态、频率的Study。

瞬态仿真则是当输入载荷随时间变化并无正弦性时使用。而JMAG的瞬态仿真中存在2种求解方法:模态叠加法和直接积分法。模态叠加法是通过先进行固有模态仿真,再通过不同模态的叠加近似出计算结果的方法。直接积分法法则是通过联立方程组直接求解。通过这两种方法的原理可以看出,是否进行固有模态的计算以及固有模态计算的时间与瞬态仿真的Step数无关,即2个Step需要进行固有模态的计算,200个Step也需要进行固有模态的计算。因此当我们计算大模型或计算很多Step时,模态叠加法会更好,因为模态叠加法在计算完固有模态之后只需要进行模态的叠加,这比直接积分法更快。当然,当我们的模型很小或者计算少量Step时,就效率而言,直接积分法则优于模态叠加法,因为其不需要进行固有模态的计算。

3.1.5 热应力仿真

热应力仿真Study是对3D仿真对象的热-结构双物理场进行分析的Study,内部自带热、结构求解器,同时也会自动传递温度和位移数据。热应力仿真可以分为稳态仿真和瞬态仿真,与前述其他Study类型类似,此处不再赘述。

3.1.6 变压器仿真

变压器仿真Study是单独针对变压器、电抗器、电感等2D/3D仿真对象,分析其电磁场特性的Study。在进行此类仿真对象的磁场仿真时可以使用该类型。变压器仿真可以理解为磁场仿真的分支,本质上与磁场仿真相同,可以分为瞬态仿真和频响应仿真。与前述其他Study类型类似,此处不再赘述。

3.1.7 效率Map

效率Map Study是在以电机为对象进行磁场仿真时,分析其效率Map的Study。它是磁场仿真的特定应用,仅限于电机。现版本(19.1)下支持三相永磁同步电机、三相感应电机、六相永磁同步电机、三相和六相同步磁阻电机。 Tp16oq4A2h9qAF9gCbwaJtCIptr5ow6j7hO5T9K08Y3oNIHW7BII0j2yFdeJPftg

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