Решение двухмерных полевых задач в программе ELCUT
Расчет электрических полей электротехнических устройств с применением метода конечных элементов. Построение геометрической модели устройства в программе ELCUT. Ввод физических свойств каждого элемента конструкции. Получение картины распределения полей.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 03.05.2015 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Решение двухмерных полевых задач в программе ELCUT
Программа ELCUT позволяет производить решение двухмерных полевых задач методом конечных элементов.
В качестве примера, достаточно наглядного и простого для усвоения студентами, рассмотрим расчёт электрического поля электротехнического устройства.
Пусть необходимо средствами программы ELCUT рассчитать электростатические характеристики конденсатора с параллельными обкладками (рис. 1.1). Разность потенциалов между обкладками 200 V.
Рис. 1.1. Исследуемая модель
Первоначально необходимо оценить конструкцию. В нашем случае, конденсатор имеет две обкладки и находится в воздухе.
Внешней оболочкой или экраном необходимо охватить всю конструкцию устройства. Данное условие связано с методом расчета, который применяется в данной программе. Это метод конечных элементов, который требует наличия области, в которой локализовано электрическое поле.
Запускаем программу ELCUT. В меню Файл выбираем пункт Создать. В появившемся окне Создание нового документа выбрать пункт ЗадачаELCUTи нажать кнопку <OK> (рис. 1.2).
Рис. 1.2. Создание нового документа
В окне Создание задачи ввести имя файла задачи в соответствующей строке (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Создание задачи
Нажать кнопку <Next>. В следующем окне выбрать тип задачи Электростатика, класс модели плоская и параметр расчета обычный(рис. 1.4).
Рис. 1.4
Нажать кнопку <Next>. В следующем окне выбрать единицы длины миллиметры, систему координат декартовы координаты (рис. 1.5).
Рис. 1.5. Выбор системы координат
Нажать кнопку <Finish>. Интерфейс программы будет выглядеть следующим образом (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Интерфейс программы
Раскрыть при помощи левой кнопки мыши все пункты списка в левом окне (рис. 1.7).
Рис. 1.7. Пункты списка левого окна
Произвести двойной щелчок на пункте Геометрия: расчет конденсатора.mod. При этом появится консоль с предложением (рис. 1.8).
Рис. 1.8. Диалоговое окно
Нажать на кнопку <OK>.
В правой части окна появится файл геометрии, который рекомендуется сохранить с расширением .modв той же папке, где создана задача.
Приступить к рисованию плоской модели конденсатора. Для этого достаточно изобразить две обкладки без выводов. На панели модели нажатьВставить вершины/ребра(рис. 1.9).
Рис. 1.9, Панель рисования модели
Протягивая при помощи левой кнопки мыши линию, изобразить две обкладки конденсатора. Геометрические размеры легко определить, зная текущие координаты курсора, которые указываются в нижней части файла модели. Для изменения масштаба надо использоватьУвеличить или Уменьшить на панели модели.
Охватываем всю конструкцию устройства экраном, в которой локализовано электрическое поле (рис. 1.10).
Рис. 1.10. Геометрическая модель
В нашей конструкции один блок (воздух), в котором находятся две обкладки конденсатора и экран, таким образом, конструкция включает в себя три ребра.
После создания геометрии необходимо ввести свойства всех ребер, блоков и, если это необходимо, вершин.
Для создания метки блока необходимо нажать на панели модели кнопку Выделение объектов. После этого сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши внутри области расчета (рис. 1.11).
Рис. 1.11. Создание блоков модели
В разделе Метка написать «воздух» (рис. 1.12).
Рис. 1.12. Создание метки блока
При этом в правой части окна программы появится метка воздух в разделе Метки блоков(рис. 1.13).
Рис. 1.13. Метка блока
Делаем двойной щелчок левой кнопкой мыши по метке воздух в браузере и вводим параметр Относительная диэлектрическая проницаемость, равный 1. Диэлектрик изотропный, т.е. его свойства не зависят от координаты(рис. 1.14).
Рис. 1.14. Свойства метки блока
Как видно, рассматриваемая геометрия системы состоит из шести ребер. Для корректного расчета полей необходимо обозначить все блоки и ребра. Для связи меток ребер и блоков с файлом геометрии на каждом элементе конденсатора произвести щелчок правой кнопкой мыши и выбрать пункт Свойства либо сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши (рис. 1.15).
Рис. 1.15. Ввод свойств метки ребер
В разделе Метка выставить необходимую метку блока, ребра или вершины. Выпадающее меню, необходимое для настройки свойств выделенных объектов, выглядит следующим образом(рис. 1.16).
Рис.1.16. Выпадающее меню
Свойства остальных объектов настраиваются аналогично.
Для построения сетки в области расчета необходимо нажать на предпоследнюю кнопку панели инструментов (рис. 1.17).
Рис. 1.17. Сетка в области расчета
Далее можно приступить к расчету. Для этого в меню Правка выбратьРешить задачу (рис. 1.18).
Рис. 1.18. Решение задачи
Далее приведём результаты моделирования.Изолинии потенциала представлены на рис. 1.19.
Рис. 1.19. Изолинии потенциала
Векторное поле напряженности электрического поляпредставлено на рис. 1.20.
Рис. 1.20. Векторное поле напряженности электрического поля
Векторное поле электрического смещения представлено на рис. 1.21.
Рис. 1.21. Векторное поле электрического смещения
Векторное поле плотности энергии представлено на рис. 1.22.
Рис. 1.22. Векторное поле плотности энергии
Для построения картины полей необходимо произвести щелчок правой кнопкой мыши на полученном рисунке и выбрать необходимую физическую величину, распределение которой требуется получить (рис. 1.23).
Рис. 1.23. Распределение физических величин
Используя инструмент Локальные значения, можно получить информацию о значениях физических величин в любой точке (рис. 1.24).
Рис. 1.24. Результат расчета
При анализе результатов моделирования можно сравнить такие параметры электрического поля исследуемого электротехнического устройства, как напряжённость, электрическое смещение, плотность энергии и др. (рис. 1.25).
На основании моделирования электрических полей можно делать выводы и рекомендации по конструктивной оптимизации электротехнических устройств.
Рекомендуем самостоятельно ознакомиться с расчётом двухмерных магнитных полей по методике, подобно рассмотренной выше.
электрический поле геометрический elcut
Рис. 1.25. Результаты моделирования
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка геометрической модели тепловой системы. Определение физических свойств элементов системы и граничных условий. Расчёт параметров и визуализация результатов расчёта. Картина теплового распределения с изотермами при медной и стальной пластинах.
практическая работа [781,4 K], добавлен 26.06.2015Основные численные методы моделирования. Понятие метода конечных элементов. Описание основных типов конечных элементов и построение сетки. Реализация модели конструкции в пакете ANSYS, на языке программирования C#. Реализация интерфейса пользователя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 22.01.2016Основные подходы к математическому моделированию решений дифференциальных краевых задач. Метод конечных разностей и элементов. Графическая схема алгоритма метода прогонки, программное обеспечение. Оператор конвективного переноса и одномерность задачи.
курсовая работа [999,6 K], добавлен 22.12.2015Разработка нового технического оборудования. Изготовление и эксплуатация цифровых устройств. Модель элемента дискретного устройства. Алгоритм загрузки логического элемента из файла и процедуры моделирования. Используемые методы, процедуры и функции.
курсовая работа [306,1 K], добавлен 24.06.2012Создание библиотеки элементов электрической схемы и настройка редактора схем Schematic. Разработка топологии печатной платы в программе P-СAD PCB; построение символов и корпусов микросхем. Создание компонентов в программе P-CAD Library Executive.
методичка [4,4 M], добавлен 12.09.2011Основные операции над матрицами. Формирование матрицы из файла. Ввод матрицы с клавиатуры. Заполнение матрицы случайными числами. Способы формирования двухмерных массивов в среде программирования С++. Произведение определенных элементов матрицы.
курсовая работа [537,0 K], добавлен 02.06.2015Решение системы обыкновенных дифференциальных уравнений в программе Matlab. Применение метода Рунге–Кутты. Априорный выбор шага интегрирования. Построение трехмерного графика движения точки в декартовой системе координат и создание видеофайла формата AVI.
контрольная работа [602,8 K], добавлен 04.05.2015Изучение и укрепление на практике всех моментов графического метода решения задач линейного программирования о производстве журналов "Автомеханик" и "Инструмент". Построение математической модели. Решение задачи с помощью электронной таблицы Excel.
курсовая работа [663,9 K], добавлен 10.06.2014Понятие базы данных в Microsoft Access, описание таблицы как объекта. Назначение запросов, форм, отчетов и страниц. Макросы и модули в СУБД. Порядок создания базы данных, ввод описания поля. Свойства полей таблиц. Построение реляционной модели данных.
презентация [389,6 K], добавлен 18.01.2014Создание модели с использованием шаблона, предложенного программой по умолчанию. Создание твердотельной модели. Построение траектории обработки и получение управляющей программы. Построение траектории обработки профиля. Отображение удаленного материала.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.07.2012Разработка эскизов мебельного изделия. Описание технологической характеристики и работы в программе "Базис мебельщик" для создания наглядного чертежа 3D модели. Карты раскроя материала и расчет стоимости заказа. Рабочие чертежи некоторых деталей.
курсовая работа [4,0 M], добавлен 16.08.2014Соединения и теоретико-множественные операции над отношениями. Операции выборки, проекции и декартово произведение. Операция соединения по двум отношениям. Построение вычисляемых полей. Запросы модификации данных. Основные ограничения для доменов полей.
презентация [281,4 K], добавлен 14.10.2013Основные положения метода конечных элементов для решения электромагнитных задач. Общая характеристика, назначение и сравнение основных функциональных возможностей двух устройств с постоянными магнитами NdFeB: магнитной пружины и магнитного держателя.
дипломная работа [3,1 M], добавлен 30.08.2010Построение структурной модели в программе RMSRoxar, исследование интерфейса и меню, назначение закладок. Гидродинамическое моделирование и построение соответствующей модели. Особенности построения моделей на разных стадиях изученности месторождения.
отчет по практике [5,6 M], добавлен 18.12.2014Модель модернизации детали (расчёт на деформацию, эквивалентных напряжений) в программе Solidworks. Анализ обратного клапана в программе Workingmodel, его применение и функции. Расчёт фланцевого соединения фонтанной арматуры в программе Mathcad.
практическая работа [837,3 K], добавлен 15.01.2015Решение оптимизационных задач и задач с размерными переменными с использованием итерационного цикла при помощи прикладного пакета Mathcad. Проведение исследования на непрерывность составной функции. Решение задач на обработку двухмерных массивов.
контрольная работа [467,2 K], добавлен 08.06.2014Ознакомление с методами решения оптимизационных задач. Алгоритм метода ломанных. Определение наименьшего значения целевой функции. Описание метода анализа математической модели. Расчет поиска минимума по методу ломаных. Листинг программы, интерфейс.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.12.2014Описание алгоритма решения задачи графическим способом. Ввод элементов исходного массива в цикле. Нахождение определённых элементов. Сортировка элементов с помощью пузырькового метода. Разработка программы на языке Pascal. Поиск наибольшего элемента.
лабораторная работа [123,5 K], добавлен 15.01.2014Краткий обзор решения транспортных задач. Экономическая интерпретация поставленной задачи. Разработка и описание алгоритма решения задачи. Построение математической модели. Решение задачи вручную и с помощью ЭВМ. Анализ модели на чувствительность.
курсовая работа [844,3 K], добавлен 16.06.2011Оптимизационные исследования задач линейного и нелинейного программирования при заданных математических моделях. Решение задач линейного программирования и использование геометрической интерпретации и табличного симплекс-метода, транспортная задача.
курсовая работа [408,7 K], добавлен 13.06.2019
