三相GIS母线仿真分析及优化设计

以550 k V三相GIS母线为例,利用ANSYS有限元仿真软件建立母线实体模型,在电磁学、导热学的基础上对模型进行电磁场、温度场分析和仿真.仿真结果表明,550 k V三相GIS母线在工频电压下的电流密度具有明显的集肤效应,温度分布与电流密度分布一致,在此基础上对母线的外壳厚度及截面积进行了优化设计.     

集肤效应对微细电火花加工的影响

针对微细电火花加工中常用的高频脉冲电源,引入集肤效应的概念,并用电磁场理论对其在微细电火花加工中的存在性加以证明.对集肤效应影响下的微细电火花加工过程进行了理论分析,总结了电场强度与电流密度的非均匀分布导致电火花放电点位置的变化规律,分析并实验研究了考虑集肤效应作用的工具电极的损耗形式,认为集肤效应导致的放电能量分布差异是微细电火花加工中微细电极损耗严重的又一重要原因.     

基于ANSYS的永磁直线同步电机的电磁仿真与分析

电磁场分析计算是电机设计的重要前提,应用ANSYS有限元分析软件对一台永磁直线同步电机电磁场进行分析．通过ANSYS软件的仿真与分析,获得永磁直线同步电机内部电磁场分布特点和规律,再结合麦克斯韦应力张量法和虚功法对永磁直线同步电机进行推力分析,为改善永磁直线同步电机的推力波动提供重要的理论基础．     

高速异步电机转子闭口槽集肤效应预测

由于逆变电源中大量谐波分量的存在,高速异步电机转子槽中的集肤效应现象更加严重．因此,在电机设计和分析过程中．必须准确考虑集肤效应对转子参数的影响．首先,采用有限元法分析不同转子槽形的集肤效应系数．在此基础上,利用有限元法精确计算结果．提出一种人工神经网络的非线性映射能力预测电机转子集肤效应系数的新方法．该方法能够快速、准确的给出不同槽形、不同频率时的集肤效应系数。     

电渣重熔过程电磁场和温度场数值模拟

建立了考虑电流集肤效应的三维电渣重熔电磁场和温度场数学模型,并采用电磁场和金属熔池形貌测量方法分别验证了数学模型的准确性,分析了电流频率和渣池厚度对电渣重熔过程电流密度、磁感应强度、电磁力、焦耳热、温度、熔池深度的影响规律.结果表明:随着电流频率增加,电极和钢锭表面电流集肤效应明显,渣池内部电流分布基本不变;电渣重熔系统内最大焦耳热位于平底电极与渣池接触角部,然而高温区位于渣池内部电极下方靠近渣金界面处.当渣池厚度从015m增加到021m,渣池中心轴线上最高温度从1826℃降低到1721℃,金属熔池深度从022m降低到016m.     

直流牵引供电系统故障测距的新方法

城市轨道交通牵引供电系统快速准确的故障定位,对地铁正常运营具有重要意义.在PSCAD/EMTDC中搭建双边供电方式下的仿真模型,考虑集肤效应下的牵引供电系统短路故障,采用MUSIC功率谱的方法提取双端故障行波的固有频率中的主频率进行测距.经仿真验证:本文方法解决了集肤效应对故障测距精度的影响问题,与基于稳态分量的阻抗分析法或行波法等测距方法相比,该方法不受波速与线路参数测量误差的影响,提高了现有方法的测距精度,具有一定的应用前景.     

考虑介电常数影响的GMA内部磁场特性分析

以Maxwell’s方程为基础,结合超磁致伸缩材料压磁方程,建立了考虑介电常数、预压应力等参数的超磁致伸缩材料内部磁场径向分布模型,并对其进行了理论分析和数值仿真.讨论了介电常数、预压应力、激励频率等参数对材料内部磁场分布及滞回特性的影响.结果表明,超磁致伸缩材料径向内部磁场分布具有明显的集肤效应和滞回特性;受电导率与介电常数共同影响,材料的磁场分布出现了双峰现象;沿磁致伸缩材料半径增大方向,外激励磁场与材料内部磁场的滞回特性逐渐减弱,磁场损耗随之降低;随着预压应力的增大,材料内部的集肤效应逐渐减小.     

双辊铸轧中辊套传热的集肤效应及最大铸轧速度

基于热平衡原理,用大型通用有限元分析软件ANSYS建立了双辊连续铸轧中辊套二维稳态传热计算模型;分析在不同转速、材料和内冷等工况下旋转辊套的传热规律,揭示了辊套传热的"集肤效应"和铸轧不同板坯厚度时能够达到的最大铸轧速度.仿真研究表明:随着铸轧速度的提高,"集肤效应"越明显;改变内冷条件,如与内部冷却水的换热系数从5000W/(m2·K)增至25000W/(m2·K),铸轧速度提高不明显;而应用导热性能好的铜辊套,由于其热穿透能力提高,铸轧速度大大提高.     

螺旋钻采煤机输送机构振动频率的计算与分析

为了研究螺旋钻采煤机输送机构工作过程的振动,根据Lyapunov理论建立了用欧拉角描述的振动动力学方程,应用ANSYS软件建立了基于APDL语言的参数化有限元仿真模型,利用两种方法对某型螺旋钻采煤机输送机构的振动频率进行了计算和仿真,得到了输送机构前五阶的振动频率和最大振幅等效云图.其中通过ANSYS振动分析显示:横向...     

基于ANSYS的高压发电机定子槽电场有限元仿真分析

以青海桥电实业总公司实际运行发电机为例,对额定电压为13.8 kV的高压发电机定子线圈槽部电场进行了ANSYS有限元仿真分析;基于电磁场有限元数值分析方法,通过对高压发电机的定子槽建立分析模型,应用ANSYS专业有限元分析软件对其进行了电场分析,得到了定子槽内部的电场强度仿真分布,仿真结果可对高压发电机的防晕和结构优化设计提供理论依据。     

铝熔炼炉内电磁搅拌磁场的数值模拟

针对某厂50 t铝熔炼炉与电磁搅拌器,采用ANSYS软件建立三维有限元模型,对熔炼炉内电磁搅拌磁场进行数值模拟。研究结果表明:电磁搅拌器在其周围空间产生交变磁场,其变化周期等于加载的低频交流电周期;磁场向右呈波浪式移动,当加载电流频率为0.4 Hz时,行波移动速度为1.44 m/s;磁感应强度在铝液水平层内由边缘向中部逐渐增大,并沿铝液高度方向迅速衰减;铝液底层的电磁搅拌器垂直投影区域磁感应强度较大,为搅拌作用的核心区域;磁感应强度的仿真结果与实测结果基本吻合。     

电渣炉夹具感应加热的有限元数值模拟

采用有限元分析法和ANSYS软件,引入复矢量磁位,推导了感应加热有限元模拟的数学模型.讨论了感应加热有限元分析中温度场与电磁场耦合、工件材料物理参数的温度依赖性等关键技术问题的处理方法.分析了电渣炉夹具的感应加热过程,得到了夹具的温度分布状况以及温度随时间的变化规律.结果表明:温度的最大值主要集中在夹具的表层,且心部几乎未加热,其数值模拟结果与工程实际应用工况基本一致.     

增强型电磁驱动装置瞬态磁场分析

 基于ANSYS有限元仿真平台的动网格技术,建立了三维增强型电磁驱动装置有限元模型。结合440 kA发射条件下增强型电磁驱动装置附近的空间磁场分布,验证了模型的可靠性。结合模型开展仿真,获得了增强型电磁驱动装置内膛中轴线上磁场的分布规律,以及电磁驱动装置径向磁场在空间的衰减规律。指出电流峰值时刻,电枢前端的磁感应强度随着距离增大先增大,而后趋于不变。在模型中,可认为电枢前端磁场最大为2.3~3.3 T。     

金属构件磁记忆检测效果的有限元仿真与实验

为确定金属磁记忆检测的影响因素,对金属磁记忆检测机理及电磁有限元进行了理论分析,利用ANSYS有限元分析软件模拟并分析了试件所受拉伸载荷的大小、试件温度对磁记忆检测效果的影响.同时,以45号钢杆件为例,进行拉伸加载实验,并与仿真结果对比,验证了仿真结果的可行性     

铝电解槽磁流体的两相模拟及其界面追踪

采用商业软件ANSYS与CFX相结合的方法,运用有限元及有限体积法与两相流模型对300 kA铝电解槽导电磁流体的铝液、电解质两相湍流流动进行研究,并耦合VOF算法追踪铝液界面波动,模拟计算正常工况及角部换极下的稳态流场。研究结果表明:铝液流场基本呈现为2个大的漩涡,流场计算值与测试值比较接近;而在角部阳极更换后铝液中水平电流密度显著增大;在新阳极下方的铝液中形成较大速度涡旋,对流场的较大扰动导致界面波动幅度增加,极距减小;通过适当提升新极安装高度可增强磁流体的稳定性。     

基于平均能流密度的趋肤效应诠释

趋肤效应的实质是一种电磁波的传播行为.一般研究仅从趋肤深度的角度理解趋肤效应.通过分析电磁波经过不同媒质界面时会形成的反射波和透射波,给出了两种媒质中的电磁场表达式及平均能流密度的表达式.根据媒质电导率的不同,推导出相应的平均能流密度的计算公式,从平均能流密度的角度,诠释了趋肤效应的本质.     

车用永磁式缓速器电磁场数值模拟与试验

利用ANSYS软件对永磁式缓速器的电磁场进行计算.基于数值模拟计算结果,重点分析了材料区和气隙的磁感应强度的分布特性,并将实验结果与理论计算结果进行对比分析,表明数值计算结果误差在8%以内.通过对数值模拟结果进行细致分析,可深入了解其电磁场特性及工作机理,为解决永磁式缓速器的应用提供技术参考.     

对某电子设备典型后门耦合效应的仿真分析

为了研究某型电子设备的电磁耦合规律,利用电磁仿真软件FEKO建立了设备模型和所需的电磁场环境.研究表明:无内部设备,当频率在400 MHz以上时设备内部准中心位置呈现中心聚集效应和明显的窗口耦合;有内部设备,当频率在50MHz时门缝处电磁耦合明显,明显的耦合现象发生在500 MHz以上频率,内部设备附近产生强耦合场;在平面电磁波作用下,设备内部电场强度随频率增加逐渐均匀化且数值增大,后门窗口处效应呈现明显增强,内部电磁场发生畸变;仿真结果为实际试验和具有类似尺寸孔隙的设备提供了参考.     

基于定子槽结构的永磁同步电机振动噪声优化

为了改善永磁同步电机一阶齿谐波引起的振动噪声,本文基于ANSYS Workbench多物理场耦合平台,对电机电磁噪声进行联合仿真,优化电机振动噪声。分析了一阶齿谐波引起的振动噪声所在的空间与时间阶次,通过对定子结构优化的方式降低电机的振动噪声。分析了定子槽的各种参数对电机气隙磁通密度的影响,并通过回归分析的方式得到其对电机气隙磁密的回归模型,通过优化算法找到最适合定子槽参数。经仿真分析表明优化后的电机气隙磁密得到明显改善,0空间阶次由12倍电磁频率引起的48时间阶次的电磁噪声得到了显著降低,证明了优化方案的可靠性。     

基于电磁-热-流耦合场的多回路排管敷设电缆载流量数值计算

多回路电缆以集群方式敷设时,各回路之间的电磁耦合和热耦合都将加强,对电缆导体线芯和金属外护套的交流电阻及涡流损耗的影响均不可忽略。为准确计算四回路电缆在4×4孔排管敷设方式下的载流量,借助于Comsol和MATLAB软件建立电磁-热-流耦合物理场有限元模型,将电磁场、温度场及排管内空气流速场耦合求解。首先通过求解电磁场计算电磁热损耗,然后作为载荷施加于传热模型进行温度场分布计算。该模型对电缆复杂的邻近效应、趋肤效应进行直接仿真计算,考虑了金属材料电阻率随温度的变化关系,且传热模型中耦合了空气自然对流、热辐射和固体热传导3种导热方式。利用所提模型对6种排列方式下的电磁热损耗和温度场分布进行计算;并利用二分法计算相应的载流量。结果表明,排列方式对电缆间的邻近效应有较为显著的影响,优化排列方式可降低电缆损耗、提升载流量。