电磁-流体-结构耦合仿真

案例1：FLUENT热-电流耦合

流道的速度分布如下

    流道的温度分布如下，可以看出，导体的温度达到了178.9℃高温。

    我们进行质量和能量守恒检查，结果如下，可以看出，空气的能量变化和导体传递至空气的焦耳热（371.33W）存在10%左右的偏差。

案例2：多晶硅悬臂梁电磁-结构耦合分析

多晶硅悬臂梁材料参数：

杨氏模量160GPa,泊松比0.2,密度为2331Kg/m^3,悬臂梁长L=50um, 宽w=2um,厚t=2um,距下地面h=3um,介电常数为8.85e-18。

数值分析--计算结果:

悬臂梁电位分布

悬臂梁位移变形

轨道电磁炮技术的多场耦合仿真----电热 结构 温度耦合

磁场密度

电流密度

位移结果根据运动理论可以获取相关的数值，本次分析结果如图所示

运动过程

电流密度结果：  由于炮弹在移动过程中电流的 流动是不断更新，跟进炮弹部分的导体，故电流是一个动态的过程，其电流密度如图所示，根据某一时刻的结果可以看到电流在炮弹拐角处其电流密度较大，相应的发热量也会增大

电流密度移动过程

局部电流密度

发热功率密度

       根据以上的电流密度结果可以获取相应的导体的发热功率，结果如图所示，根据结果可以看到，导轨部分电流均匀，发热功率也较为均匀.而炮弹的后侧导体部分由于横截面积较小，发热功率较大，相应的根据电流密度在其拐角处电流密度也较大

温度结果

根据以上的边界条件，考虑电流发热、摩擦生热、高温热传导和位移等结果，获取相应的温度结果如下图所示，根据局部发达图可以看到，最高温度发生在炮弹的后方和导轨的接触位置，由于该位置是电流集中，热量集中，摩擦生热集中的位置，而导轨又是可以相对位置变化的，而炮弹是持续加热的，故该位置温度最大

温度随时间变化的过程

局部放大图

案例3：电磁阀“电磁-温度-流体-应力”多物理域耦合仿真分析

重点考察线圈绕组上的损耗，输入ANSYS Mechanical, 考察系统温升。如下图

线圈绕组焦耳损耗分布

Maxwell计算线圈生热导入Mechanical

然后进行流体分析计算。本案例中的原始CAD模型只包含了固体区域，比如活门，弹簧，衔铁，垫圈，顶杆等，做CFD仿真分析需要事先将流体域（通流域）抽出来，并设定相应的边界条件。

以控制口0.5mm开度情况为例，原始模型和抽取出来的流体以及网格如下图所示：

流体域网格

Fluent设置好相应的边界条件后，将流体计算压力和对流系数边界条件在workbench平台下导入Mecahnical进行力学分析。

该电磁阀结构分析的几何模型及有限元如下，弹簧模型采用Mechanical的弹簧单元进行简化。整个电磁阀结构结构左端固定，导入Maxwell计算的生热计算温度分布，之后导入Fluent计算的压力分布和对流换热进行结构应力分析。结构热应力分析参考温度为室温22°。

电磁阀结构分析有限元模型

Fluent计算压力导入Mechanical映射

Mechanical导入磁场，流场后温度分布结果

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1. 3D模型文件（step格式即可），或者要模拟的部件图片，如涉及保密项，我司可以先签订保密协议；

2. 模拟工况，要模拟的条件说明，输入条件，包含边界条件、仿真要求、交付物输出形式、以及实现效果等；

3. 软件要求，工期，技术说明等；