Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Содержание
Введение
1. Начальные условия моделирования
2. Цели и порядок расчёта
3. Задача магнитного поля переменных токов
4. Задача температурного поля
5. Задача нестационарной теплопередачи
Список литературы
Введение
3
ELCUT широко используется в научных исследованиях, промышленности и образовании. Академические и прикладные научные центры используют моделирование полей для изучения разнообразных физических процессов, а также для разработки приборов и устройств, применяемых в научных исследованиях.
Промышленные предприятия все шире обращаются к конечно-элементному моделированию для улучшения качества проектирования и ускорения разработки новых устройств, уменьшению цикла разработки и повышения конкурентоспособности своей продукции.
ELCUT становится стандартным инструментом для обучения студентов различных специальностей и все более широко входит в практику преподавания физики, электротехники, прикладных дисциплин во множестве высших учебных заведений России и стран СНГ.
Возможность использования аналитических методов при решении задач теории электромагнитного поля ограничивается простейшими геометрическими конфигурациями тел и сред, линейного и, как правило, однородностью и изотропностью их электромагнитных параметров.
Реальные инженерные задачи обычно не удовлетворяют таким ограничениям и решаются численно путем компьютерного моделирования с использованием всевозможных пакетов программ моделирования полей.
ELCUT на сегодня является зрелым «коробочным» продуктом, пригодным для использования в разных отраслях инженерной, исследовательской и академической деятельности [8].
Для задач электроники, в частности двумерного расчета поля линий передачи в поперечном сечении, прямо «из коробки» ELCUT способен:
– вычислять волновое сопротивление линий передачи с неограниченным разнообразием формы, размеров и расположения проводников и диэлектриков, при условии, что заранее известна мода колебаний;
4
– вычислять потери в диэлектрике и в проводниках с учетом скин-эффекта и поверхностного эффекта;
– вычислять индуктивность проводников на переменном токе;
– вычислять матрицы частичных емкостей и частичных индуктивностей системы из нескольких проводников;
– оценивать тепловое состояние элементов в 2D- и 3D-моделях при задании условий конвективного теплообмена;
– проводить оптимизационный и статистический анализ.
Помимо развитого графического интерфейса, ELCUT предоставляет опытным пользователям и разработчикам программный интерфейс для широкого круга задач автоматизации: от написания простых скриптов для выполнения рутинных операций до интеграции ELCUT в существующий многопрограммный поток проектирования радиоэлектронной аппаратуры.
Цель курсовой работы является получение студентами практических навыков по моделированию и проектированию электротехнических устройств с использованием программного комплекса ELCUT.
Для достижения обозначенной цели поставлены следующие задачи:
1. Задача магнитного поля переменных токов.
2. Задача температурного поля.
3. Задача нестационарной теплопередачи.
Работа состоит из введения, основной части, списка литературы и графического материала.
5
1. Начальные условия моделирования
Толщина слоя под закалку: δ = 1 мм
Температура поверхности изделия в конце нагрева: tкон = 750 ± 20 °C
Перепад температур в слое под закалку: Δt ≤ 100 °C
Перепад температур по поверхности нагреваемого участка: Δt ≤ 150 °C
Время нагрева: τнагр≤ 25 с.
Режим нагрева: «по теплопроводности».
Индуктор получает питание через согласующий трансформатор отстабилизированного источника тока повышенной частоты. Ток в первичнойобмотке трансформатора может регулироваться в диапазоне от 2 до 50 А.
Частота источника 100 кГц. Форма кривой тока – чистая синусоида.
Величина тока в индукторе лежит в пределах 3…20 кА.
Зазор между индуктором и нагреваемой заготовкой от 2 до 5 мм.
Рисунок 1. Внешний вид нагреваемой детали
6
Рисунок 2. Внешний вид индуктора
2. Цели и порядок расчёта
На каждом шаге необходимо провести связанный расчет задач магнитного поля переменных токов и нестационарной теплопередачи.
Рисунок 3. Схема выполнения связанных расчетов
7
1. Необходимо определить начальную магнитную проницаемость слоев металла.
2. Для задачи нестационарной теплопередачи необходимо задаться начальной температурой. Для этого проводим расчет температурного поля с мощностью тепловыделения во всех блоках модели, равной нулю, и заданной величиной температуры (293 °К) на всех ребрах сметками. Связываем полученную задачу с задачей нестационарной теплопередачи на первом шаге.
3. Задача магнитного поля переменных токов
4. Задача температурного поля
8
5. Задача нестационарной теплопередачи
9
Список литературы
1. ELCUT. Моделирование двумерных полей методомконечных элементов. Версия4.2. Руководство пользователя. СПб. : Производственный кооператив ТОР, 2000. 130 с.
2. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленноеприменение/Г. И. Бабат. Л. : Энергия, 1965. 522 с.
3. Лозинский М. Г. Промышленное применение индукционного нагрева/ М. Г. Лозинский. М. : АН СССР, 1958. 472 с.
224. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники: Электрическиецепи: учебник для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. М. : Высш. шк., 1978. 528 с.
5. ELCUT. Моделирование двумерных полей методом конечныхэлементов. Версия5.5. Руководство пользователя. СПб. : Производственныйкооператив ТОР, 2007. 298 с
Ссылка на первоисточник:
www.adobe.com/ru/
