穩走時變電磁場分析范例――考虛趨膚效應的交

   變磁場加熱銅板

   利用Opera3D進行穩態時變電磁場分析需要進行以下步驟:

   ①建立待求解問題的幾何模型,包括實L7812CV-DG體和導體線圈;

   ②定義模型中各實體的最大網格尺寸等網格參數,定義幾何體的材料屬性并設置材料的物性參數,通過設置網格屬性或材料屬性反映交變磁場的趨膚效應;

   ③建立有限元網格,設置求解模塊的相關參數及穩態時變電磁場的激勵,最后進行求解計算;

   ④計算后進行后處理,求得各時刻待求空間的場值,生成視圖或表格。

   知識要點:

   ・通過設置⒏BC邊界條件模擬高頻電磁場在金屬表面產生的渦流;

   ・計算渦流發熱功率。

   模型介紹:

   本范例為一個導體螺管線圈通以交流電,產生交變磁場,在線圈附近的一片銅板內感應交變電流。螺管線圈與銅板如圖5.2,1所示。隨著交流頻率的增大,金屬的趨膚效應越明顯,電流密度從表面向內以指數形式衰減,例如對于金屬銅,10kHz下的趨膚深度為0,5mm。為了更準確地模擬金屬內的電流密度分布,需要對模型進行相關設置。傳統的設置方式是加密網格,但會使整體網格數過多,Opera3D提供了一種⒊BC(Surface ImpedanccBoundary Condition)邊界條件,能夠在不增加網格數量的同時處理具有明顯趨膚效應的金屬表面。