Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung

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Nun kommt das schwierigste Problem: die richtigen Simulationsergebnisse in Hinblick auf die im Modell berücksichtigten Effekte zu erhalten (Verifizierung="richtige" Berechnung nachweisen).

Achtung: Teilnehmer der Lehrveranstaltung "Optimierung" erzeugen von dem konfigurierten Simulationsmodell eine Kopie Etappe_xx_verifiziert.ism mit xx=Teilnehmernummer 01..99 zum Nachweis der exakten Funktion des Modells.

Hinweis: Das "richtige" Berechnen bedeutet nicht, dass das Modell in Hinblick auf die Realität ein hinreichend genaues Verhalten zeigt. Nur durch zusätzliche Validierung kann man die gewünschte Glaubwürdigkeit des Modellverhaltens "absichern".

Datei:Software SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung - sim-konfig.gif

• Da im Rahmen der Lehrveranstaltung nur begrenzt Zeit ist, soll das Modellverhalten mit vorgebener Simulationssteuerung und anhand folgender Parameter überprüft werden (eventuell nicht aufgeführte Werte wie in vorherigen Etappen präzisiert):

Hysterese  = Wie in Etappe2 vorgegeben
termCond   = (Praegung.y>=1)and(tZyklus.y>1e-3)and((t-tZyklus.y)>1e-4)
tZyklus.y0 = 0 (Anfangswert) 
Diode      = Ideale Diode mit vf=0.7 V
Widerstand = 1000 Ohm
Spannung   = 24 V
Nadel.x0   = 0.15 mm 
Feder.k    = 20 N/mm (Vorspannung für 20g!)
d_Anker    = 10 mm
w_Spule    = 500
R20_Spule  = 4 Ohm
d_Magnet   = 20 mm
T_Spule    = 100°C
K_FeInnen  = 0.1
k_Wickel   = 0.8
Restspalt  = 50 µm
SpulWand   = 0.3 mm 
rho_Fe     = 7.8 g/cm³ 
rho_Cu     = 1.6E-8 Ohm*m (Einheit für spez. Widerstand in SimX nicht verfügbar!)
kth_Cu     = 0.0039 (1/K) 
kth_Kuehl  = 12 W/(K*m²)
Re_Eisen   = 1.5 mOhm ("richtiger" Wirbelstrom!) 

• Ergebnisse von "Geometrie":

A_Anker    = 0.785398 cm²
Deckel     = 2.5 mm
Wand       = 1.33975 mm
h_Wickel   = 3.36025 mm
d_innen    = 10.6 mm
d_aussen   = 17.3205 mm
L_innen    = 33.3009 mm
L_aussen   = 54.414 mm
L_mittel   = 43.8574 mm
d_Draht    = 0.334189 mm
L_Wickel   = 16.3148 mm
L_Anker    = 8.23826 mm
V_Anker    = 0.647031 cm³
m_Anker    = 5.04684 g
L_Kern     = 11.1765 mm
L_Eisen    = 58.8296 mm
L_Magnet   = 21.9148 mm
L_FeInnen  =  5.8830 mm
L_FeAussen = 52.9466 mm
Re_FeInnen = 15 mOhm
Re_FeAussen= 1.66667 mOhm 
R_Spule    = 5.248 Ohm
A_Kuehl    = 20.0526 cm²
Rth_Kuehl  = 41.5573 K/W

• Ergebnisse der Dynamiksimulation:

Praegung.y = 1.000
tZyklus.y  = 4.92 ms 
Riss.y     = 2.134 ms 
vMax.y     =-159.2 V 
iMax.y     = 0.7221 A

• Ergebnisse in Spule:

E_Waerme   = 3.539 mWs
PW_mittel  = 0.7193 W
dT_Spule   = 29.89 K

• Ergebnisse in Eisen:

innen.B    = 0.02549 T
aussen.B   = 0.02507 T

Hinweis: Die letzten Ergebnisstellen sind teilweise gerundet. Auch kleine Abweichungen von den aufgelisteten Werten deuten auf Fehler im Modell! Bei den Ergebnissen der Dynamiksimulation, zu denen auch die Wärme-Werte gehören, kann man eine Abweichung in der 4. Ziffernstelle akzeptieren. Ursache ist das numerische Rauschen beim Lösen der Differentialgleichungen im Zeitbereich.

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