Ανεξάρτητα από το λογισμικό ανάλυσης πεπερασμένων στοιχείων (όπως COMSOL, Infolytica, ANSYS) που χρησιμοποιείται για την εκτέλεσημετασχηματιστήςΑνάλυση προσομοίωσης, είτε πρόκειται για ανάλυση προσομοίωσης του ηλεκτρικού πεδίου, του μαγνητικού πεδίου, του πεδίου ροής, του μηχανικού πεδίου ή του ακουστικού πεδίου, η βασική διαδικασία είναι περίπου η ίδια. Το βασικό σημείο της αληθινής κατανόησης κάθε διαδικασίας είναι η βάση για το αν η διαδικασία ανάλυσης προσομοίωσης είναι επιτυχής ή αν το τελικό αποτέλεσμα προσομοίωσης είναι αξιόπιστο. Βασική διαδικασία προσομοίωσης Μια επιστημονική και πλήρης διαδικασία προσομοίωσης μετασχηματιστή θα πρέπει να περιλαμβάνει επτά μέρη: ανάλυση προβλημάτων, γεωμετρική μοντελοποίηση, ανάθεση υλικών, ρύθμιση φυσικού πεδίου, συγχώνευση, επίλυση μοντέλων και μετα-επεξεργασία αποτελεσμάτων. Δυσκολία Αναγνώριση Ο μετασχηματιστής είναι μια στατική ηλεκτρική συσκευή. Από αυτή την άποψη, η σχετική εργασία προσομοίωσης είναι σχετικά απλό, επειδή η ύπαρξη περιστρεφόμενων τμημάτων θα αυξήσει τη δυσκολία των περισσότερων εργασιών προσομοίωσης. Αλλά δυστυχώς, ο μετασχηματιστής είναι ένα μη γραμμικό, χρονικά μεταβαλλόμενο, πολυ-φυσικό πεδίο έντονα συζευγμένη ηλεκτρομηχανική συσκευή, η οποία θα αυξήσει τη δυσκολία της προσομοίωσης μετασχηματιστή σε πολλές περιπτώσεις και μάλιστα καθιστά αδύνατο την επίλυση. Για παράδειγμα, η προσομοίωση πεδίου θερμοκρασίας του μετασχηματιστή με βάση την ανάλυση υγρών δεν μπορεί να επιτύχει σωστά και αξιόπιστα αποτελέσματα τις περισσότερες φορές. Από τη μία πλευρά, η βασική θεωρία του υγρού είναι πολύ περίπλοκη και μια ενοποιημένη σταθερή θεωρία δεν έχει ακόμη διαμορφωθεί. Από την άλλη πλευρά, η προσομοίωση πεδίου θερμοκρασίας του μετασχηματιστή απαιτεί αμφίδρομη ισχυρή σύζευξη των τριών πεδίων "πεδίου-ρευστού πεδίου μαγνητικού πεδίου". Για το υπερ-μεγάλο μοντέλο του μετασχηματιστή, είναι δύσκολο να λύσουμε ένα ενιαίο πεδίο ροής, για να μην αναφέρουμε τις υπερ-ισχυρές συνθήκες σύζευξης από τα τρία πεδία. εγγενή φύση της λειτουργίας του.
Βασικά σημεία της διαδικασίας
4.1 Ανάλυση προβλημάτων
Πριν από τη γεωμετρική μοντελοποίηση, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί μια προκαταρκτική ανάλυση του προβλήματος προσομοίωσης προκειμένου να δημιουργηθεί ένα κατάλληλο γεωμετρικό μοντέλο και να επιλέξετε το σωστό φυσικό πεδίο. Για παράδειγμα, είναι το πρόβλημα προσομοίωσης ένα μόνο φυσικό πεδίο ή ένα έντονα συζευγμένο φυσικό πεδίο;
4.2 Γεωμετρική μοντελοποίηση
Η πληρότητα της γεωμετρικής μοντελοποίησης καθορίζει την αποτελεσματικότητα και την πρόοδο της προσομοίωσης. Τις περισσότερες φορές πρέπει να δημιουργηθεί ένα απλοποιημένο γεωμετρικό μοντέλο. Ωστόσο, εάν το γεωμετρικό μοντέλο είναι πολύ απλοποιημένο, τα αποτελέσματα προσομοίωσης είναι ανακριβή και δεν μπορούν να καθοδηγήσουν το έργο σχεδιασμού. Προφανώς, ο τρόπος απλοποίησης του γεωμετρικού μοντέλου απαιτεί μια πολύ βαθιά κατανόηση του προβλήματος που πρέπει να λυθεί. Για παράδειγμα, είναι επαρκές ένα δισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο; Είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα τρισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο; Ακόμη και αν δημιουργηθεί ένα τρισδιάστατο γεωμετρικό μοντέλο, ποιες λεπτομέρειες μπορούν να παραλειφθούν; Ποιες δεν πρέπει να παραλειφθούν;
4.3 Αντιστοίχιση υλικού
Ένα υλικό μπορεί να έχει δεκάδες φυσικές παραμέτρους, αλλά για να επιλυθεί το πρόβλημα, είναι συχνά απαραίτητο μόνο για τον προσδιορισμό μερικών παραμέτρων υλικού. Όταν δίνεται συγκεκριμένες παραμέτρους υλικού, η ορθότητα των τιμών τους πρέπει να είναι εγγυημένη, διαφορετικά, οι απαράδεκτες αποκλίσεις μπορεί να προκληθούν στα αποτελέσματα προσομοίωσης. Το μέγεθος ορισμένων χαρακτηριστικών παραμέτρων του υλικού ποικίλλει ανάλογα με άλλες παραμέτρους. Για παράδειγμα, στη ροή μετασχηματιστή και την προσομοίωση θερμότητας, η πυκνότητα, η ειδική θερμική ικανότητα, η θερμική αγωγιμότητα κ.λπ. του λαδιού μετασχηματιστή ποικίλλει ανάλογα με τη θερμοκρασία και αυτή η σχέση πρέπει να χαρακτηρίζεται από μια σχετικά ακριβή λειτουργία.
4.4 Ρυθμίσεις φυσικού πεδίου
Για το επιλεγμένο φυσικό πεδίο, πρέπει να δοθούν ορισμένες απαραίτητες συνθήκες για την επίλυση του προβλήματος, όπως οι φυσικές εξισώσεις που ακολουθούνται από την επίλυση προβλημάτων, την έκφραση της διέγερσης, τις αρχικές συνθήκες, τις οριακές συνθήκες, τους περιορισμούς κ.λπ.
4.5 συγχώνευση
Η διαδικασία συγχώνευσης μπορεί να θεωρηθεί ότι είναι η πιο βασική διαδικασία εκτός από τη γεωμετρική μοντελοποίηση. Θεωρητικά, όσο πιο λεπτό είναι το πλέγμα, τόσο πιο ακριβής είναι η λύση. Ωστόσο, δεν είναι ρεαλιστικό να συνδυάζουμε πολύ καλά, επειδή αυτό θα αυξήσει σημαντικά τον χρόνο λύσης. Η βασική αρχή της συγχώνευσης είναι: ο λογικός συνδυασμός χοντρό και λεπτού, όπου πρέπει να βελτιωθεί, πρέπει να εξευγενιστεί και όπου πρέπει να χλευάζεται, θα πρέπει να χλευάζεται. Η χειροκίνητη συγχώνευση είναι ένα πολύ δύσκολο έργο, το οποίο απαιτεί από τους μηχανικούς προσομοίωσης να έχουν βαθιά κατανόηση του προβλήματος που πρέπει να λυθεί. Ευτυχώς, κάποιο λογισμικό παρέχει αυτόματη συγχώνευση με βάση τα φυσικά πεδία, τα οποία μπορούν να κάνουν την εργασία να λειτουργούν εύκολα σε πολλές περιπτώσεις. Για παράδειγμα, η αυτόματη συνάρτηση αντιστοίχισης του COMSOL με βάση τη μονάδα προσομοίωσης ηλεκτρικού πεδίου είναι εξαιρετικά ισχυρή, η οποία μπορεί γρήγορα να συνδυάσει το κύριο μοντέλο μόνωσης των υπερ-μεγάλων μετασχηματιστών και η ταχύτητα συνδυασμού είναι σχεδόν 40 φορές ταχύτερη από το άλλο λογισμικό. Δυστυχώς, η αυτόματη λειτουργία συσχέτισης του λογισμικού δεν αρκεί για την επίλυση ορισμένων προβλημάτων, επειδή το λογισμικό είναι γενικό και δεν μπορεί να προσδιορίσει πού πρέπει να κρυπτογραφηθεί το πλέγμα, όπως κατά την επίλυση του πεδίου ροής. 4.6 Λύση μοντέλου Η ουσία της λύσης προσομοίωσης είναι η επίλυση μεγάλων διακριτών εξισώσεων. Αυτό απαιτεί από τους μηχανικούς προσομοίωσης να κατανοήσουν κάποιες απαραίτητες μαθηματικές γνώσεις, όπως η γνώση του Matrix, η μέθοδος επανάληψης του Newton, κλπ. Ορισμένοι λύσεις λογισμικού ρυθμίζονται αυτόματα σύμφωνα με το πρόβλημα που επιλύεται και οι μηχανικοί προσομοίωσης δεν χρειάζεται να παρεμβαίνουν επιπλέον. Αλλά όπως και η συγχώνευση, αυτό δεν είναι πανάκεια. Η λύση ορισμένων προχωρημένων και σύνθετων προβλημάτων απαιτεί από τους μηχανικούς προσομοίωσης να τις ρυθμίσουν ξεχωριστά και λογικά, έτσι ώστε η προσομοίωση να συγκλίνει γρήγορα και η ακρίβεια των αποτελεσμάτων προσομοίωσης είναι εγγυημένη.
4.7 μετά την επεξεργασία των αποτελεσμάτων
Προκειμένου να εμφανιστεί διαισθητικά τα αποτελέσματα της προσομοίωσης, τα δεδομένα που λαμβάνονται από την προσομοίωση πρέπει να είναι σωστά μετα-επεξεργασμένα. Για παράδειγμα, η δημιουργία χαρτών σύννεφων ηλεκτρικών πεδίων, χάρτες σύννεφων πεδίου θερμοκρασίας, χάρτες σύννεφων πεδίου ροής κλπ. Επιπλέον, ορισμένες μετα-επεξεργασία απαιτούν από τους μηχανικούς προσομοίωσης να συνδυάσουν τις επαγγελματικές γνώσεις για επεξεργασία. Για παράδειγμα, το μεγαλύτερο μέρος του λογισμικού ανάλυσης προσομοίωσης ηλεκτρικού πεδίου μπορεί να εμφανίσει μόνο διαισθητικά το μέγεθος της αντοχής του ηλεκτρικού πεδίου σε κάθε σημείο, αλλά αν το περιθώριο μόνωσης είναι εφικτό απαιτεί στατιστική ανάλυση αυτών των δεδομένων για να σχηματίσει μια καμπύλη περιθωρίου μόνωσης με βάση τη σωρευτική ισχύ του πεδίου.
