Analizz tal-Simulazzjoni tal-Transformer: Proċessi Ġodda Importanti Sfidi u Praktiki Aħjar tal-Użu tal-Strumenti tal-Element Ewlenin

1 Introduzzjoni

Ivkellek jisimgħu b'programm tat-talbien finiti (kif tCOMSOL, Infolytica, jew Ansys) għall-analiżi tas-simulazzjoni tal-trasformatur – iktar jekk tkun qiegħed tikkonsidra l-każ tal-kamp elettriku, kamp magneżju, kamp flus, kamp mekaniku, jew kamp akustiku – il-proċess bażiku huwa approssimativament l-istess. L-intelġenza verament tal-punti salienti f'kull proċess hija l-baśi għassara tas-suċċess tal-analiżi tas-simulazzjoni u l-affidabilità tal-risultati finali.

2 Proċess Bażiku tas-Simulazzjoni

Proċess trasformatur tas-simulazzjoni ċentificament komplet inkludivi sitt passi prinċipali:

3 Komprensjon ta' l-Għadd

Il-trasformatur huwa dispożitiv elettriku stazzjonari, u minn din l-ottma, l-analiżi tas-simulazzjoni relatati huma relativament sempliċi, mhux biss għax il-prezenza ta' parti rotanti tziża siffiċilja l-għadd ta' simar simulazzjonijiet. Sfortunatament, il-trasformatur huwa wkoll dispożitiv elettromeċkaniku nonlineari, varjabbli fit-ħin, mal-kużjenza forte ta' multi fiziku, li solitament jiżżiffla l-analiżi tas-simulazzjoni tal-trasformatur zhur u ftit insolvabbli.

Pereżempju, l-analiżi tas-simulazzjoni tas-silġ tas-trasformatur bsata fuq analiżi fluidu sovent mhumiex qed jagħmlu riżultati żgħar u affidabili. Rizza ta' dan huwa li teorija bażika tad-dinamika fluidu hi estremament komplikata u ma sebħetx unifikata u stabili. Min nhar ieħor, l-analiżi tas-silġ tal-trasformatur rikieda kużjenza forte bidirezzjonali ta' tliet kamp: "kamp magneżju - kamp transferiment tal-ħalib - kamp fluidu." Għal modell trasformatur kbir, l-iżoluzzjoni ta' kamp wahid tal-flus dejà huwa sfida, hawnhekk l-kużjenza ultra-forte ta' tliet kamp.

Biex isiru breakthroughs fil-qasam prinċipali tal-analiżi tas-simulazzjoni tal-trasformatur, l-inġinieri tas-simulazzjoni għandhom, mill-ewwel, jkunu jafu profondament it-teoriji relatati mal-trasformatur, id-disenju, it-tagħrig, u l-verifika, u mill-ewwel, jkunu esperti fi l-operazzjoni tas-software tas-simulazzjoni u jafu l-natura intrinsika ta' din l-operazzjoni.

4 Punti Salienti tal-Proċess
4.1 Analizz tal-Problema

Qabel il-modelloġija ġeometrika, irrid analizz preliminar tal-problema tas-simulazzjoni biex tikteb modello ġeometriko appropriat u tagħżel il-kamp fiziku korrett. Pereżempju, il-problema tas-simulazzjoni tkun mogħti fokuss fuq kamp fiziku wahid jew kamp fiziku kużjenzenti?

4.2 Modelloġija Ġeometrika

Il-kompletta tas-modelloġija ġeometrika tiddetermina l-effiċjenza u l-progres tas-simulazzjoni. F'dak l-iktar kawdi, irid ikteb modello ġeometriku msimplifikat. Ila meta l-modello ġeometriku jkun msimplifikat wisq, l-riżultati tas-simulazzjoni jiġu mhux korretti u mhumiex kapabili ta' għadir il-lavor tal-disenju. Ċar, l-determinazzjoni kif għandha tmsimplifikat il-modello ġeometriku irid inteleġenza approfondita tal-problema li qed tieħlu. Pereżempju, huwa suffiċjenti modello ġeometriku 2D? Huwa neċessarji li jikteb modello ġeometriku 3D? Nawfas, meta jikteb modello 3D, li dettalji jistgħu jkunu omessi u li dettalji għandhom jiġu magħqudin?

4.3 Assegnażjoni ta' Materiali

Materiali jistgħu jkunu jilgħabu dozzini parametri fiziku, imma dawn in-numru f'kaz speċifiċi mhumiex neċessarji.

Meta jiġi assegnat parametri materiali speċifiċi, l-valuri tagħhom għandhom jiġu preċiżi; waqt liex, l-devjazzjonijiet mhux akseptabbli jistgħu jiġu introdotti fil-riżultati tas-simulazzjoni.

B'ċert parametri propjetajiet materiali jvarjaw mal-parametri oħrajn. Pereżempju, fis-simulazzjonijiet tal-fluidu-ħalib tal-trasformatur, l-inkludenza, l-kapaċità spesifika, u l-konduċtività termika tal-oli tal-trasformatur tagħtaw bil-temperatura, u d-dinamiċi huma rikieda ta' funzjonijiet relatati b'preċiżjoni relattiva.

4.4 Setup tal-Kamp Fiziku

Għal il-kamp fiziku eleġġib, huwa neċessarju li jidefinixxi l-kundizzjonijiet essenzjali tal-problema, bħal l-equazzjonijiet fiziku li jagħmlu l-problema, l-espressjonijiet tal-ebrezzjonijiet, l-kundizzjonijiet inizjali, l-kundizzjonijiet tal-limiti, u l-kundizzjonijiet tal-limiti.

4.5 Generazzjoni tal-Mesh

Il-generazzjoni tal-mesh huwa l-passi prinċipali wara l-modelloġija ġeometrika. Teoretikament, l-mesh fini jipproduċi riżultati aktar preċiżi. Ila meta l-mesh fini wisq mhumiex praktikabili, għax huma jżidu l-ħin ta' soluzzjoni signifikantement.

Il-prinċipju bażiku tal-generazzjoni tal-mesh huwa li jkun mixta ta' mesh fini u mesh granni: raffina fejn huwa neċessarju u granni fejn huwa possibbli.

Il-generazzjoni tal-mesh manwali hija sfida kbira u rikieda lill-inġinieri tas-simulazzjoni li jkunu jafu profondament il-problema li qed tieħlu.

Saħansan, b'ċert software joffru funzjonijiet automatiku tal-generazzjoni tal-mesh bsata fuq fiziku, li solitament jsimplifikaw il-proċess tal-generazzjoni tal-mesh. Pereżempju, l-funzzjoni automatiku tal-generazzjoni tal-mesh ta' COMSOL għal moduli tas-simulazzjoni tal-kamp elettriku hija waħda ħafna potenti, li tista' timmesh modelli kbiri tal-insulazzjoni prinċipali tal-trasformatur b'veloċità quasi 40 darba aktar veloċi minn software oħra.

Saħansan, l-funzjonijiet automatiku tal-generazzjoni tal-mesh built-in tal-software mhumiex suffiċjenti għal l-iżoluzzjoni ta' dawn il-problemi, għax il-software generali ma jistax identifika l-arejji li rikiedu raffinament tal-mesh - pereżempju, fis-simulazzjonijiet tal-kamp flus.

4.6 Soluzzjoni tal-Model

L-essenza tas-soluzzjoni tas-simulazzjoni hija l-iżoluzzjoni ta' sustemi kbar ta' equazzjonijiet diskreti. Dan rikieda lill-inġinieri tas-simulazzjoni li jkunu jafu matematika relevanti, bħal teorija tal-matrix u metodi tal-iterazzjoni Newton.

B'ċert solver software huma konfigurati awtomatikament bażati fuq il-problema, bla intervent addizzjonali mill-inġinier. Ila meta dan mhux applicabbli universalment. L-iżoluzzjoni ta' problemi avvanzati u komplikati rikieda lill-inġinieri li jkonfiguraw is-settings individualment biex jensurew l-konvergenza veloċi u l-riżultati preċiżi.

4.7 Post-Processing tal-Riżultati

Biex ippreżenti l-riżultati tas-simulazzjoni intuitivament, id-data ottenuta irid post-processing opportuni, bħal l-iġġenerazzjoni tal-maps tal-kontur tal-kamp elettriku, maps tal-kontur tas-silġ, jew maps tal-kontur tal-kamp flus.

F'addizzjoni, b'ċert passi ta' post-processing rikieda lill-inġinieri li japplikaw il-knowledge professionali. Pereżempju, l-aktar software tas-simulazzjoni tal-kamp elettriku jistgħu jippreżentaw il-magnitud tal-intensità tal-kamp elettriku f'kull punt, waqt li l-determinazzjoni tal-fehles tal-insulazzjoni rikieda l-analiżi statistika ta' din id-data biex jipprodottu kurvi tal-insulazzjoni basati fuq l-intensità tal-kamp kumulativa.