Возможности ANSYS (1050650), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Приналичии затухания это соотношение приводится квиду([K] + iω[C] - ω2[M]){Ax} = 0.Для решения задачи о собственныхзначениях можно использовать два способа:метод итераций по подпространству и методЛанцоша. Модальный анализ можно использоватьдля определения резонансных свойств системы, втом числе с учетом диэлектрических иповерхностных потерь.
При этом потерипредполагаются малыми и не оказывающимивлияния на собственные частоты системы.Анализ электрического поляСредствапрограммыANSYS,используемые для анализа электрического поля,касаются трех областей электрических явлений:протекание постоянного тока, электростатика иявления в электрических цепях. К типичнымпараметрам, представляющим интерес, относятся:плотность тока, напряженность электрическогополя, распределение напряжений, плотностьмагнитного потока, тепловое действие тока,энергияисилыэлектрическогополя,электростатическая емкость, сила тока и падениенапряжения.Могут решаться двумерные и трехмерныезадачи, возникающие при разработке различныхустройств, таких как накопительные шины,плавкие предохранители, линии электропередач,высоковольтные изоляторы, микропроводники,экранирующиекожухи,конденсаторы,контроллеры и электрические цепи.В качестве теоретической основы дляанализа стационарного электрического поля впрограмме используется уравнение Лапласа.Задачи расчета электрических цепей решаютсяметодом выделения узлов для замкнутыхконтуров цепи.
Основными неизвестными(узловыми степенями свободы), определяемыми врезультатеконечно-элементногорешения,Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ruВозможности программыявляютсяэлектрическиепотенциалы(напряжения). По их значениям вычисляютсяостальные параметры.Постоянный электрический токПрограмму ANSYS можно использоватьдля нахождения плотности тока и распределенияэлектрическихпотенциалов(напряжения),возникающих в электрических цепях припротекании постоянного тока или за счет падениянапряжения. В качестве входных параметроврассматриваются два вида нагрузок: ток инапряжение. Анализ предполагается линейным,т.е.
величина электрического тока на отдельныхучастках цепи пропорциональна входному току. Всвязанном тепло-электрическом анализе тепловоедействие тока задается в виде источника, авычисленное поле температур используется дляопределения электропроводности цепи передпроведением анализа электрического поля.Разрешающееконечно-элементноеуравнение записывается следующим образом:[K]{V} = {I},где[K]- матрица коэффициентов;{V} - электрические потенциалы в узлах;{I}- вектор приложенных нагрузок (ток).Задачапротеканияпостоянногоэлектрического тока решается с использованиемфункции потенциала и сводится к вычислениюэлектрических потенциалов (плотности тока илинапряжений) в узлах модели.Электростатическое полеАнализэлектростатическихполейиспользуетсядлярасчетахарактеристикэлектрическогополяираспределенияпотенциалов,обусловленныхсистемойэлектрическихзарядовилипадениемнапряжений.
Допускаются два вида нагрузок:разность потенциалов и плотность зарядов.Предполагается, что выполняется линейныйанализ,т.е.параметры,характеризующиеэлектрическое поле, линейно зависят отприложенного напряжения.Конечно-элементное соотношение дляэлектростатического анализа имеет вид:[K]{V}= {Q},где[K]- матрица коэффициентов;{V} - электрические потенциалы в узлах;{Q} - вектор приложенных нагрузок(электрический заряд).Решение состоит в получении величинэлектрических потенциалов в узлах, даетвозможностьнайтинапряженностьэлектрического поля и плотность тока. Спомощью тензора напряжений Максвеллавычисляются силы, порождаемые полем. Этисилы могут быть использованы для проведенияпрочностного анализа.Анализ электрических цепейПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел.
(7-095) 913-23-00, 468-81-75Посредством анализа электрических цепейопределяются напряжения и токи, обусловленныеналичием источника (генератора) электрическоготока. Рассматривается действие постоянного,переменного (с постоянной частотой) илипроизвольно меняющегося во времени тока.Средства моделирования электрических цепейвключают следующие линейные двухполюсники:резистор, конденсатор, индуктивность, взаимнаяиндуктивность, источник тока с регулируемымнапряжением,источникнапряжениясрегулируемымнапряжением,независимыйисточник напряжения и независимый источниктока.
Кроме того, еще три источника тока можноввести непосредственно в расчетную модельтаким образом, что появляется возможностьподсоединить ее к внешнему источнику спомощью витых или сплошных проводников.Конечно-элементноепредставлениеосновано на правилах Кирхгофа для замкнутогоконтура разветвленной цепи. Матричная формаимеет вид:[C]{V} + [K]{V} = {i},где[K][C]{V}{V}{i}- матрица коэффициентов;- матрица сопротивлений;- электрические потенциалы в узлах;- производная по времени векторапотенциалов;- вектор электрического тока.Решениедляслучаевдействияпостоянного, переменного или произвольноменяющегося во времени тока представляет собойзначения напряжений в узлах модели, по которымдля каждого элемента вычисляются производныевеличины (сила тока и выделяемая мощность).К модели электрического поля могут бытьприсоединены конечные элементы электрическойцепи для моделирования питания цепи понапряжению или по току, а также витых илисплошных проводников.
Эти средства позволяютмоделировать такие подключаемые устройства,как обмотки электроприводов, трансформаторы,электромашины и др. Когда к электрической цепиподсоединены витые или сплошные проводники,то неизвестны ни сила тока, ни напряжение, и ихтребуется находить одновременно. Разрешающиеуравнения для расчета связанных полей(электрического и магнитного) получаютсяприменениеммодифицированногометодаузлового анализа.Связанную постановку задачи возможноиспользовать для двумерного и трехмерногоанализа явлений при статическом, гармоническоми неустановившемся характере воздействия.Конечные элементы электрических цепей можнонепосредственносоединятьс элементамиэлектромагнитного поля.Матричные уравнения для случая витыхпроводников имеют вид:0 0CiA 000A0KAA KAi 0+ 0Kii KieAi=Офис 1703, 77, Щелковское шоссе, Москва, 107497, РоссияФакс 913-23-00e-mail: cadfem@online.ru0040Перевод и редактирование Б.Г.
Рубцова, оформление Л.П. Остапенко0000000e0Матричныеуравнениядляслучаясплошных проводников записываются в виде:CAA 00 0CVA 0гдеKAAKiiKAiKieCiACAACVAAAieV000A00KAA 0 KAV+ 0000KiV KVVAiV0= 00- матрица жесткости для магнитныхпотенциалов;- матрица резистивной жесткости;- матрица жесткости связи “потенциалсила тока”;- матрица жесткости связи “сила токаэдс”;- матрица индуктивных сопротивлений;- матрица активных сопротивлений;- матрица сопротивлений длянапряжений и потенциалов;- вектор магнитных потенциалов вузлах;- производная по времени вектора А;- вектор электрического тока в узлах;- разность электродвижущих сил вузлах;- вектор напряжения в узлах.Результатом решения связанной задачиэлектромагнитного анализа является узловыепотенциалы электрического поля и узловыепотенциалыэлектромагнитногополя,позначениямкоторыхвычисляютсядругиевеличины, включая силу тока в цепи, активноесопротивление, индукцию, параметры магнитногополя В и Н, тепловое рассеяние энергии,плотностьвихревыхтоков,значенияэлектрических сил и др.ГидроаэродинамическийанализНаличие в программе ANSYS конечныхэлементов для моделирования динамики потоковгаза и жидкости дают пользователю возможностьприменятьвычислительныеметодыгидродинамики(подобныетем,которыеиспользуются для решения связанных задач илистандартного расчета движения потока втрубопроводах) для определения параметровпотока, давления и температуры жидкости илигаза в пределах данного устройства илиустановки.
При этом решаемые задачи могут бытьстационарными или нестационарными, а потоксреды может включать до шести нереагирующихмежду собой компонент.СпомощьюсредствграфическогомониторингапользовательпрограммыANSYS/FLOTRAN может удобно отслеживатьрезультаты решения нелинейных стационарных инестационарных задач. Имеется возможностьПредставительство CAD-FEM GmbH в СНГТел. (7-095) 913-23-00, 468-81-75наблюдать за процессом решения, используя дляэтого непрерывно модифицируемые графикипараметров решения в координатах X-Y.Вычислительная гидроаэродинамикаВозможностьрешатьзадачигидроаэродинамики достигается либо за счетобъединения модуля ANSYS/FLOTRAN, которыйможно приобрести как автономный продукт, вединое целое с программой ANSYS, либо спомощью программы ANSYS/Multiphysics.
Этинадежные средства обеспечивают решениедвумерных и трехмерных задач за счет включенияконечных элементов модуля FLOTRAN впрограмму ANSYS, что создает мощныйинженерный инструмент для анализа проблемдвижения непрерывной среды и переноса тепла.Гидродинамический анализ используетсядля определения параметров движения жидкойсреды,такихкакперепаддавления,распределение скоростей, направление течения,подъемная сила и лобовое сопротивление,влияние нагрева и охлаждения.
Может бытьприменен для расчета параметров потока,распределения давления и температуры воднофазной, вязкой жидкости. Жидкость можетбыть ньютоновской или неньютоновской.Компоненты скорости, значения давленияи температуры определяются на основе законовсохранения массы, количества движения иэнергии(рис.26).Длямоделированиятурбулентного движения имеется возможностьиспользовать описание явления с помощьюуравнений неразрывности и импульса. В качествепроизводныхрезультатоввычисляютсяследующие параметры: число Маха, коэффициентдавления, общее давление и функции потока длядвижущейся среды, а также тепловой поток икоэффициент поверхностной теплоотдачи длязадач тепломассопереноса.Доступныследующиевидыгидродинамического анализа:• Ламинарное течение с полем скоростей,котороеявляетсяплавнымиупорядоченным; такое течение характернодля очень вязких, медленных потоков.Ламинарныйпотоксчитаетсянесжимаемым, если плотность средыпостоянна или если для ее сжатиятребуется сравнительно мало энергии.• Турбулентноетечение,котороехарактеризуется достаточно высокимискоростямиисравнительномалойвязкостью среды, что приводит квозникновениюбыстрыхфлуктуацийскорости потока.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
