POLITECHNIKA LUBELSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY

LABORATORIUM PROJEKTOWANIA ELEKTROTECHNIKI

INSTRUKCJA I SPRAWOZDANIE Z OBSŁUGI PROGRAMU FLUX2D NA PODSTAWIE ZADANEGO ZAGADNIENIA.

Wykonali - Grzegorz Garbacki,

Grzegorz Jędruchniewicz

Prowadzący: dr P. Surdacki

Data wykonania:1998-01-19

FLUX2D jest programem należącym do grupy komputerowego wspomagania projektowania używającym metody elementów skończonych do analizy zjawisk elektromagnetycznych i cieplnych. Jest to program samodokumentujący się. FLUX2D jest podzielony na różne podprogramy spełniające oddzielne funkcje. Aby go uruchomić należy wpisać komendę „flux2d”.

Algorytm pracy programu:

I. PREFLU - opis geometrii i generacja elementów skończonych.

II. CSLMAT - definiowanie materiałów.

III. PROPHY - nadawanie własności fizycznych oraz określanie warunków brzegowych.

IV. RESGEN - rozwiązywanie problemów

V. EXPGEN - postprocesor ( graficzna i liczbowa prezentacja wyników)

Opis rozwiązywanego zagadnienia.

Zadaniem naszym było stworzyć geometrię i określić dla niej zadane z góry wartości. Obiektem rozważań jest cewka (z rdzeniem i bez niego), która umieszczona jest w powietrzu. Rozpatrujemy problem w układzie współrzędnych aksysymetrycznych dlatego zajmujemy się jedną ćwiartką tego układu. Zadane przez nas wartości początkowe:

Opis naszej współpracy z programem Flux2d.

1. PREFLU.

Rozpoczynamy od wpisania w programie flux2d komendy preflu. Następnie klikamy myszą na polecenie NEW w głównym menu tego podprogramu tworząc nowy plik.

Wybieramy jednostkę długości : milimetry

Wybieramy rodzaj układu współrzędnych: aksysymetryczny (axisymetrical)

W nowo pokazanym menu wybieramy opcję punkty a następnie komendę dodaj (ADD). Później z klawiatury wprowadzamy współrzędne punktów naszej geometrii. Po wprowadzeniu punktów wpisujemy quit i wybieramy myszką polecenie quit z menu.

Wybieramy komendę linie (LINES) i komendę dodaj (add). Wybieramy rodzaj linii linia prosta (straigh line) i łączymy za pomocą myszy zdefiniowane punkty. Wpisujemy QUIT.

Wybieramy drugi rodzaj linii - łuk łączący dwa punkty (ARC 2 points angle) Ważne: łuk zaznaczamy przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.

Wpisujemy quit i wybieramy myszką polecenie quit.

Następnie wybieramy polecenie obszary (regions).

Wybieramy obszar powierzchniowy (SURFACE) a następnie (ADD).

Wpisujemy nazwę obszaru (np. cewka czy rdzeń - ilość znaków nazwy obszaru max. - 8 )

Dla rozróżnienia obszarów zaznaczamy kolorami poszczególne obszary - wybierając kolor i klikając na odpowiednią powierzchnię w oknie rysunku. Czynność tę powtarzamy dla pozostałych obszarów. Wpisujemy quit i wybieramy myszką polecenie quit.

Wybieramy generator siatki (mesh generator) z menu głównego (program pyta nas czy chcemy zgrać geometrię - zatwierdzamy enterem).Następnie wybieramy automatyczną generację siatki oraz gęstość siatki (u nas dense). Wybieramy komendę MESH (generuj). Możemy wyświetlić siatkę lub zaakceptować ją bez podglądu komendą ACCEPT. Nazywamy plik transmisji. Wychodzimy z podprogramu komendą STOP.

2. CSLMAT.

Wybieramy z menu komendę ADD (dodaj), następnie wybieramy polecenie materiał. Komputer pyta nas o nazwę materiału: (np. cewka), później wybieramy właściwość dla tego materiału: iso_MU, tj. izotropowa przenikalność magnetyczna względna μ_r , określamy też czy właściwość jest stała czy zmienna w naszym przypadku jest to jedna stała wartość (SCALAR CST). Komputer domaga się podania wartości liczbowej tej właściwości. Następnie wybieramy z menu komendę : valid. Dla rdzenia sprawa przedstawia się podobnie lecz tam przenikalność określamy na podstawie analitycznej krzywej nasyconej - B(H), krzywą tą definiujemy podając trzy parametry:

Js - magnetyzacja nasycenia; u nas 1,95 T

μ_ro - początkowa przenikalność magnetyczna względna; u nas 0,1

a - dopasowanie zakrzywienia krzywej; u nas 1( wpisując liczbę z zakresu
komputer wyrzucał komunikat o anormalnej danej i nie chciał kontynuować gdyż wg niego wartość ta powinna być większa od 1). Podobnie jak przy poprzednim materiale wybieramy : valid.

Wpisujemy quit i wybieramy myszką polecenie quit, podprogram kończymy poleceniem STOP.

3. PROPHY.

Z menu wybieramy nazwę naszego pliku i klikamy ją dwa razy. Wybieramy układ współrzędnych (ten co poprzednio). Określamy typ zjawisk zachodzących w naszym modelu: (magnetostatyczny). Wybieramy obszar : np. cewka i przypisujemy do niego własności określone w CSLMAT, przez komendę ACCEPT. Na pytanie komputera czy odrzucamy konduktywność odpowiadamy nie. Wybieramy model źródła: const. (stała), zadajemy wartość gęstości prądu J=10⁴ A/m². Wpisujemy quit.

Dla powietrza przyjmujemy z menu własność VACUUM, oraz bezźródłowość (No source), wpisujemy quit. Definiujemy warunki brzegowe Dirichleta wybierając je z menu i zaznaczając myszką punkt początkowy i końcowy linii wzdłuż której mają one przebiegać. Dla łuku wybieramy punkty przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Na pytania komputera wciskamy kolejno dwa razy enter. Następnie powtarzamy czynność dla prostej pionowej - zatwierdzamy trzykrotnie enterem. Wpisujemy QUIT . Zatwierdzamy enterem i wychodzimy przez STOP.

4.RESGEN.

Program pyta nas o nazwę problemu, po wpisaniu naszej nazwy z klawiatury on rozpatruje możliwość obliczenia naszego projektu. Wyświetla on informacje o średniej długości linii, wczytanych danych oraz o wymiarze macierzy.

5.EXPGEN.

Z menu wybieramy nazwę naszego pliku klikając ją myszką.

Otrzymujemy menu :

DISPLAY - wyświetlanie map wartości,

COMPUTE - obliczenia wielkości lokalnych lub globalnych,

CURVES - krzywe wg których możemy badać rozkład wielkości,

SPECTRUM - widmo harmoniczne wielkości wzdłuż linii,

CHARACTERISTIC - cechy charakterystyczne materiałów,

Wybierając odpowiednie komendy z powyższych otrzymujemy - wykresy, obliczenia na temat interesującego nas zagadnienia.

A=0

A=0

Uzwojenie cewki

Rdzeń lub powietrze

---