Software: FEM - Tutorial - Magnetfeld - Vernetzung und Berechnung

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Vernetzung und Berechnung

Globale Pfad-Variable

• Spätestens jetzt muss man das Speichern des FEM-Modells veranlassen, da erst danach die Vernetzung durchgeführt werden kann.
• Im Sinne der Portabilität definieren wir dafür eine globale Pfad-Variable in der ersten Script-Zeile, bevor wir das Script fortschreiben:

   mydir="E:\\femm\\";
   :
-------------------------------------------------------------------------------
-- Vernetzung und Feld-Berechnung  (nach Speichern des Modells)              --
-------------------------------------------------------------------------------
   mi_saveas(mydir .. "Magnet_xx.fem"); -- Speichern in vorhandenen Ordner

Automatische Vernetzung

Wir hatten für alle Bereiche des Modells eingestellt, dass der Vernetzungsgenerator "Triangle" selbst die erforderliche Maschengröße ermitteln soll:

   mi_createmesh(); -- Erzeugen des Netzes

• Das Ergebnis der automatischen Vernetzung sieht auf den ersten Blick nicht schlecht aus. So werden z.B. in den kleineren Bereichen feinere Netze genutzt (weil größere Maschen nicht hineinpassen!).
• Schaut man sich die Vernetzung in den Luftspalten jedoch genauer an, erkennt man, dass grundsätzlich nur eine Element-Schicht benutzt wird. Das betrifft:

1. Führungsspalt zwischen Anker und Deckel
2. Wicklungsspalt zwischen Spule und Eisenkreis
3. Bohrungsbereich
4. Arbeitsluftspalt zwischen Anker und Topf
5. Restspalt zwischen Topf und Deckel

• Insbesondere für die Ermittlung der Magnetkraft (z.B. auf den beweglichen Anker) wird im FEMM-Manual eine mehrlagige Vernetzung der Luft um den untersuchten Eisenbereich gefordert. Nur dadurch wird gewährleistet, dass die Feldgradienten hinreichend genau berechnet werden.
• Vergleichsrechnungen zeigten zwar, dass die dadurch bedingten Abweichungen bei der Magnetkraft-Berechnung kleiner als 1% sind. Trotzdem werden wir in Hinblick auf eine Minimierung numerischer Ungenauigkeiten die Luftspalte mit mehreren Lagen vernetzen.

Vernetzungssteuerung

• Um den Vernetzungsgrad beeinflussen zu können, definieren wir dafür eine globale Variable nLuft im Parameterabschnitt des LUA-Scripts.
• Dazu notieren wir einen separaten Abschnitt für numerische Parameter vor den Entwurfsparametern:

-------------------------------------------------------------------------------
-- Numerische Parameter zur Steuerung der Simulationsgenauigkeit             --
-------------------------------------------------------------------------------
   nLuft=3;                     -- Zahl von Elementlagen in kleinen Luftspalten

• Da eine feinere Vernetzung sehr schnell zu sehr langen Rechenzeiten führt, können wir über den Parameter nLuft sehr einfach einen günstigen Kompromiss zwischen Genauigkeit und Rechenzeit finden.
• Für jeden Luftspalt existiert ein Parameterwert (z.B. sGleit). So kann man problemlos beim Setzen der Blockproperties die automatische Vernetzung durch die Angabe einer spaltabhängigen Maschengröße ersetzen (z.B. sGleit/nLuft).

Führungsspalt

-- mi_setblockprop ("Luft",1,      0     ,"<None>",0,0,0); ersetzen durch:
   mi_setblockprop ("Luft",0,sGleit/nLuft,"<None>",0,0,0);

Wickelspalt

-- mi_setblockprop ("Luft",1,       0     ,"<None>",0,0,0); ersetzen durch:
   mi_setblockprop ("Luft",0,sWickel/nLuft,"<None>",0,0,0);

Bohrung

-- mi_setblockprop ("Luft",1,       0      ,"<None>",0,0,0); ersetzen durch:
   mi_setblockprop ("Luft",0,dStift/2/nLuft,"<None>",0,0,0);

Arbeitsluftspalt

-- mi_setblockprop ("Luft",1,     0      ,"<None>",0,0,0); ersetzen durch:
   mi_setblockprop ("Luft",0,sAnker/nLuft,"<None>",0,0,0);

Restspalt

-- mi_setblockprop ("Luft",1,      0      ,"<None>",0,0,0); ersetzen durch:
   mi_setblockprop ("Luft",0,sDeckel/nLuft,"<None>",0,0,0);

Feldberechnung und Darstellung

===>>> Hier geht es bald weiter!

Script vom vorigen Jahr siehe: http://www.ifte.de/lehre/cae/fem/06_magnet/vernetzung_u_berechnung.html

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