Difference between revisions of "Feladat 2"
(→A mágnesszelep dugattyujára ható erő és induktivitás számítása végeselem-módszerrel) |
|||
| Line 62: | Line 62: | ||
== Feladat I. része == | == Feladat I. része == | ||
==== A mágnesszelep dugattyujára ható erő és induktivitás számítása végeselem-módszerrel ==== | ==== A mágnesszelep dugattyujára ható erő és induktivitás számítása végeselem-módszerrel ==== | ||
| − | |||
A feladat hengerszimmetrikus a függőleges (<math>z</math>) tengelyre, így ennek megfelelően kell elkészíteni a háromdimenziós geometriát a megadott méretek szerint (lásd az ábrán). | A feladat hengerszimmetrikus a függőleges (<math>z</math>) tengelyre, így ennek megfelelően kell elkészíteni a háromdimenziós geometriát a megadott méretek szerint (lásd az ábrán). | ||
| Line 113: | Line 112: | ||
|- | |- | ||
| align=center | | | align=center | | ||
| − | [[Image: | + | [[Image: |
| + | 05 AISI1020 BHcurve.png|650px]] | ||
|- | |- | ||
| − | |align=center | <span style="font-size:88%;>''' ''Ábra | + | |align=center | <span style="font-size:88%;>''' ''Ábra 2.'' - AISI 1020 acél mágnesezési görbéje.'''</span> |
|} | |} | ||
Revision as of 16:35, 19 September 2020
|
Feladat #2 - Sztatikus mágneses | ||
|
Oktató
|
További oktatók:
| |
A feladat célja
A hallgatók elsajátítsák az elektromágneses térszámítás alapjait, főbb lépéseit, valamint gyakorlatot szerezzen az eredmények kiértékelésében a FEMM vagy Agros2D szoftver segítségével. Ezen túl a nemzetközi elvárásoknak megfelelő Műszaki Jelentés (Technical Report) írásában is gyakorlatot szerezzen.
A feladat megoldásához szükséges ismeretek
- A végeselem-módszer lépései;
- A sztatikus mágneses térre vonatkozó elméleti ismeretek (anyagok definiálásához, gerjesztés és peremfeltétel megadásához);
- A FEMM vagy Agros2D szoftver alapszintű kezelése.
A feladat
A feladat két részből áll, a szimulációból és az összefoglaló elkészítéséből.
| Leadási határidő: | 2020. október 16., 23:59 |
| Leadás formája: | A szimulációs fájlt (FEMM - *.fem; Agros2D - *.a2d) tömörítve (.zip formátumban). Az összefoglalót PDF formátumban. A színes ábrákat úgy kell elkészíteni, hogy fekete-fehérben kinyomtatva is világos legyen a tartalmuk az olvasó számára. |
| Benyújtás nyelve: | Magyar |
| Benyújtás helye: | A Moodle rendszerben kiírt feladatnál. |
| Késői benyújtás: | Minden megkezdett nap után 5% levonás az elért eredményből (azaz pl. 5 nap késés után 100%-os leadandóra már csak max. 100% - 5x5% = 75%-ot lehet szerezni). |
| Értékelés: | 0 – 50% - Elégtelen (1) |
| 51 – 60% - Elégséges (2) | |
| 61 – 70% - Közepes (3) | |
| 71 – 85% - Jó (4) | |
| 86 – 100% - Jeles (5) | |
| A formai követelmények tekintetében az alábbi linken elérhető útmutatót/sablont kell használni. | |
Feladat I. része
A mágnesszelep dugattyujára ható erő és induktivitás számítása végeselem-módszerrel
A feladat hengerszimmetrikus a függőleges ([math]z[/math]) tengelyre, így ennek megfelelően kell elkészíteni a háromdimenziós geometriát a megadott méretek szerint (lásd az ábrán).
Elvégzendő feladatok
- A megadott paraméterek alapján meghatározni a feladat típusát;
- A feladat geometriájának elkészítése és specifikálása az ANSYS Discovery AIM(3D) vagy FEMM(2D) programban;
- A FEM szimuláció futtatása;
- Az eredmények validálása 2mm-es légrés esetében.
| Szoftver | Discovery AIM | Maxwell 3D | FEMM | Maxwell 2D |
|---|---|---|---|---|
| Erő [N] | 3,586 | 3,582 | 3,542 | 3,587 |
| Induktivitás [mH] | 39,88 | 39,84 | 39,71 | 39,84 |
- A megoldó beállításainak vizsgálata (Solution performance tuning, Curved surface meshing) az erő függvényében (AIM); A lezárás méretének és a háló sűrűségének (csomópontok [Nodes] vagy háromszögek [Elements] száma) vizsgálata az erő függvényében (FEMM);
- A végeselemek száma (Tetrahedra; Elements), az energia (Total Energy), az energiahiba (Energy Error - AIM) és az energiahiba megváltozása (Delta Energy - AIM) az adaptív lépések függvényében a két szélső esetben;
- az eredmények feldolgozása (post-processing) [lentiek közül legalább kettő legyen a jelentésben]:
- 1) az erő és induktivitás meghatározása;
- 2) az ekvipotenciális vonalak megjelenítése;
- 3) a mágneses fluxussűrűség maximumának és minimumának megjelenítése;
- 4) a mágneses térerősség értékének megjelenítése;
- 5) a mágneses fluxussűrűség vektorok megjelenítése.
- Egy Műszaki Jelentés (Technical Report) elkészítése a megadott instrukciók alapján, a fenti eredmények felhasználásával.
Megj.: A “Feladat I. részének” elemei a gyakorlat során részletesen áttekintésre kerülnek, hogyan kell egy elektromágneses feladat szimulációs modelljét elkészíteni és lefuttatni. Ez alapján a hallgatók könnyedén tudják a “Feladat I. részét” teljesíteni, ha látogatják a gyakorlatokat.
Megj.: A feladatban a vasmag (Core) és a tekercs (Coil) érintkezik. Ez kétdimenziós (hengerszimmetrikus) feladatnál nem okoz problémát, de a háromdimenziós példánál emiatt az áram nem csak a tekercsben hanem a vasmagban is folyik. Ennek kiküszöbölésére az ANSYS Discovery AIM szoftverben a Physics Definition - Electromagnetic Conditions - Insulating peremfeltételt kell alkalmazni a tekercsre (célszerű a tekercs térfogatára alkalmazni).
A valóságban is szigetelő veszi körül a tekercset, amit jellemzően nem modellezünk a feladatban, helyette peremfeltételt alkalmazunk.
- A feladathoz tartozó paraméterek:
- Levegő és tekercs relatív permeabilitása [math]\mu_r = 1[/math];
- A tekercs gerjesztése (Az eredmények validálásához)): [math]I = 0.76~\text{A}[/math], [math]N = 789~\text{menet}[/math] (egyenfeszültség);
- A vasmag és a szelep mágnesezési görbéje:
[[Image: 05 AISI1020 BHcurve.png|650px]]
Ábra 2. - AISI 1020 acél mágnesezési görbéje. Szoftverek használatának bemutatása
Az 1. ábrán látható feladat megoldásán keresztül röviden bemutatom az előadáson és a önálló feladat során használandó szoftvereket. A feladathoz készült videók segítségével elsajátítható a feladat beállítása, a geometria rajzolása, az anyagtulajdonságok, a peremfeltételek és a gerjesztés megadása. Majd a megoldást követően a térváltozók megjelenítése és kapacitás valamint töltés meghatározása.
A mintdapéldához nincs a levegő berajzolva. Ennek méretei a videókban megtalálhatóak, de akár gyakorlásképpen ellenőrizhető, hogyan befolyásolja a kapacitás értékét (az eredményt) a lezárás mérete.
Ábra 1. - A mintapélda és geometriai méretei. A szimulációval kapott eredmények. Szoftver Discovery AIM Maxwell 3D FEMM Maxwell 2D Erő [N] 3,586 3,582 3,542 3,587 Induktivitás [mH] 39,88 39,84 39,71 39,84 Videók a szoftverek használatához
- [FEMM]
- [Agros2D]
- [Ansys Maxwell 2D]
- [Ansys Maxwell 3D]
- [Ansys Discovery AIM]
Feladat II. része
A műszaki jelentés elkészítése és leadása a Moodle rendszerben PDF formátumban.
A műszaki jelentés a következő linken elérhető: Word; PDF.
