Software: SimX - Nadelantrieb - Geometrie und Waerme - Modellverifizierung

↑

← →

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

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

Hysterese  : wie in Etappe2 vorgegeben
Anf.Werte  : mit Fixierung von Zustandsgrößen (wie abschließend in Etappe2c ermittelt)
Anschlag   : elastischer Anschlag (k1,2 = 1e10 N/m und d1,2 = 1e6 Ns/m)
Diode      : "Reale Diode" mit Standardparametern
Elektronik.R_Schutz = 1000 Ohm
Elektronik.V_el     = 24 V
Nadel.x0            = CAD.d_Papier
Feder.k             = 20 N/mm (mit Vorspannung für 20g!)
CAD.d_Anker         = 10 mm
CAD.w_Spule         = 500
CAD.R20_Spule       = 4 Ohm
CAD.d_Magnet        = 20 mm
CAD.T_Spule         = 100°C
CAD.K_FeInnen       = 0.1
CAD.k_Wickel        = 0.8
CAD.Restspalt       = 50 µm
CAD.d_Papier        = 0.2 mm
CAD.d_Praegung      = 0.1 mm
CAD.SpulWand        = 0.3 mm 
CAD.rho_Fe          = 7.8 g/cm³ 
CAD.rho_Cu          = 1.6E-8 Ohm*m
CAD.kth_Cu          = 0.0039 (1/K) 
CAD.kth_Kuehl       = 12 W/(K*m²)
CAD.Re_Eisen        = 1.5 mOhm ("richtiger" Wirbelstrom!) 

Ergebnisse von "Geometrie" in CAD_Data:

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

Ergebnisse der Dynamiksimulation: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)

Praegung.y = 1.000
tZyklus.y  = 4.92 ms (4.94 ms)
Riss.y     = 2.134 ms 
vMax.y     =-159.26 V (-158.64 V)
iMax.y     = 0.7225 A (0.7464 A)

Ergebnisse der Spulen-Erwärmung: (Klammerwerte für "Draht" anstatt Diode)

EW_Spule.y = 3.54 mWs
PW_Mittel.y= 0.719 W (0.716 W)
dT_Spule.y = 29.9 K (29.8 K)

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 3. Ziffernstelle akzeptieren. Ursache ist das numerische Rauschen beim Lösen der Differentialgleichungen im Zeitbereich:

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

← →