Transformila Simulado Analizo: Klavaj Procesoj, Defioj kaj Bonaj Praktikoj Uzante Ilon de Finia Elementa Metodo
1 Enkonduko
Ĉu oni uzas iun finhavan elementan analizan programaron (kiel COMSOL, Infolytica, aŭ Ansys) por transformila simulado kaj analizo — ĉu fokusante sur elektra kampo, magnetkampo, fluokampo, mekanika kampo, aŭ akustika kampo — la baza procezo estas proksimume la sama. Vera kompreno de la ŝlosilpunktoj en ĉiu procezo estas la fundamento por la sukceso de la simulada analizo kaj la fidindeco de la finaj rezultoj.
2 Baza Simulada Procezo
Scienca kaj kompleta transformila simulada procezo inkluzivas sep grandajn paŝojn:
3 Kompreno de la Difektilo
Transformilo estas statika elektra aparato, kaj el ĉi tiu perspektivo, ĝia rilata simulada laboro estas relative simpla, ĉar la prezenco de turnantaj komponantoj signife pligrandigus la malfacilecon de plej multaj simuladoj. Malbonŝance tamen, transformilo ankaŭ estas nelineara, tempvariiga elektromekanika aparato kun forta kunligo de pluraj fizikaj kampos, kio ofte faras transformilan simuladon multe pli malfacila kaj eĉ ne solvabla.
Ekzemple, simuladoj de transformila temperaturkampo bazitaj sur fluida analizo ofte ne produktas akuratan kaj fidindan rezulton. Unu kaŭzo estas ke la baza teorio de fluida dinamiko mem estas altgrade komplika kaj ankoraŭ ne formis unuan kaj stabilan teorion. Aliflanke, temperaturkampa simulado de transformilo postulas duflankan fortan kunligon de tri kampos: "magnetkampo — cedoflukampa — fluida kampo." Por tia granda transformila modelo, solvi unu fluekan kampeton jam estas defia, malpru ne la superforta kunligo de tri kampos.
Por atingi perbrulojn en ŝlosilaj areoj de transformila simulado, simuladaj inĝenieroj devas, unuflanke, havi profundan komprenon pri transformilrilataj teorioj, dizaino, fabrikado, kaj testado, kaj aliflanke, esti altgrade priskipligitaj en la operacio de simulada programaro kaj kompreni la intrinsecan naturon de ĝia operacio.
4 Ŝlosilpunktoj de la Procezo
4.1 Problem Analizo
Antaŭ geometria modelado, necesas antaŭa analizo de la simulada problemo por etabli aproban geometrian modelon kaj elekti la ĝustan fizikan kampeton. Ekzemple, ĉu la simulada problemo fokusas sur unu fizikan kampeton aŭ forte kunligitajn fizikajn kampos?
4.2 Geometria Modelado
La kompleteco de geometria modelado determinas la efikecon kaj progreson de la simulado. En plej multaj okazoj, necesas etabli simpligitan geometrian modelon. Tamen, se la geometria modela estas tro simpligita, la simuladrezultoj estos neakurataj kaj nekapablaj gvidi la dizainan laboron. Klare, determini kiel simpligi la geometrian modelon postulas profundan komprenon de la problemo estanta solvita. Ekzemple, ĉu sufiĉas 2D geometria modela? Ĉu necesas konstrui 3D geometrian modelon? Eĉ dum konstruado de 3D modela, kiuj detaloj povas esti omissitaj kaj kiuj devas esti konservitaj?
4.3 Materiala Atribuo
Materio povas havi dektojn fizikajn parametrojn, sed nur kelkaj estas ofte bezonataj por solvi specifan problemon.
Kiam atribuante specifajn materialajn parametrojn, iliaj valoroj devas esti akuratataj; alie, neakcepteblaj devioj povas esti enkondukataj en la simuladrezultojn.
Kelkaj materialaj propraĵparametroj varias kun aliaj parametroj. Ekzemple, en transformila fluid-temperatura simulado, la denseco, specifa varmkapacito, kaj varmkonduteco de transformila oleo ŝanĝiĝas kun temperaturo, kaj ĉi tiuj rilatoj devas esti priskribitaj per relativaj akuratfunkcioj.
4.4 Fizika Kampa Agordo
Por la elektita fizika kampo, necesas difini esencajn solvokondiĉojn, kiel la fizikaj ekvacioj regantaj la problemon, esprimoj de ekscitado, komencaj kondiĉoj, limkondiĉoj, kaj restrikciaj kondiĉoj.
4.5 Reta Generado
Reta generado estas argumente la kernpaŝo post geometria modelado. Teorie, pli finejoj retoj donas pli akuratajn rezultojn. Tamen, trofinejaj retoj estas praktike neutilaj, ĉar ili signife pligrandigas la solvotempon.
La baza principo de reta generado estas kombini gruajn kaj finejn retojn taŭge: perfektigi kie necesas kaj malperfektigi kie eble.
Manua reta generado estas altgrade defia kaj postulas ke simuladaj inĝenieroj havu profundan komprenon de la problemo estanta solvita.
Feliĉe, iu programaro ofertas fizikbazon automatretan generadan funkcion, kiu ofte simpligas la retan generadprocezon. Ekzemple, la automata reta generada funkcio de COMSOL por elektrakanalaj simuladamoduloj estas eksterordinare potenca, ebligante rapidan retadon de grandaj transformilaj ĉefisolaj modeloj je preskaŭ 40 foje pli rapide ol alia programaro.
Malbone, la programara interna automata reta generada funkcio estas nedosta por solvi certajn problemojn, ĉar ĝenerala programaro ne povas identigi areojn postulantan retaperfektigon — ekzemple, en fluokampa simuladoj.
4.6 Modelo Solvado
La esenco de simulada solvado estas solvi grandajn diskretajn ekvacisistemojn. Tio postulas ke simuladaj inĝenieroj havu konon pri rilata matematiko, kiel matricteorio kaj Newtona itermetodo.
Iuj programarosolviloj estas automate konfiguritaj bazitaj sur la problemo, postulante nenian plian interventon de la inĝeniero. Tamen, kiel en reta generado, ĉi tio ne estas universale aplikebla. Solvado de avancitaj kaj kompleksaj problemoj postulas ke inĝenieroj indive konfiguru agordojn por certigi rapidan konverĝon kaj akuratajn rezultojn.
4.7 Rezulto Post-Traktado
Por intuicie prezenti simuladrezultojn, la akiritaj datumoj bezonas taŭgan post-traktadon, kiel generi elektrakampan konturlinian bildon, temperaturkampan konturlinian bildon, aŭ fluokampan konturlinian bildon.
Krome, iuj post-traktadpaŝoj postulas ke inĝenieroj aplikas profesian konon. Ekzemple, plejmulto de elektrakampa simulada programaro povas nur intuicie montri la magnitudon de elektrakampa intensivo je ĉiu punkto, sed determini la eblecon de izolmarĝeno postulas statistikan analizon de tiuj datumoj por generi izolmarĝenajn kurbojn bazitajn sur akumula kampa forto.
