Создаем систему моделирования для анализа процессов в одновитковом вихретоковом датчике с использованием МКЭ и закона Био-Савара.
Кратко про датчик. Состоит из трех элементов: согласующего трансформатора, безиндуктивных тоководов и чувствительного элемента в виде отрезка проводника. С помощью тоководов чувствительный элемент вносится в зону измерения с повышенной температурой. Тоководы и чувствительный элемент образуют виток вторичной обмотки согласующего трансформатора, а его первичная обмотка включается в измерительную схему с импульсным питанием. В прикрепленном файле - схематическое изображение.
Цель моделирования - изучение электромагнитных процессов, протекающих в чувствит. элементе и объекте измерений при импульсном возбуждении измер. схемы (изменения индуктивности датчика во времени и от преобразуемых перемещений объекта, оценка влияния геометрических и электрофизических параметров материалов датчика и объекта и мешающих внешних факторов).
Но хотелось бы и узнать, какие из существующих систем моделирования (FemLab 3.1, HFSS, Maxwell 3D) способны решить подобные задачи (скорее всего использующие для этого уравнения Максвелла)?

Похоже, Maxwell 3D это действительно, то что вам требуется.
Ёще есть пакет у CST, называется MAFIA, возможно и ему это по силам, правда не уверен. Тут Yuri_Potapoff, наверное, больше скажет.

Вот еще: главная особенность задачи измерительная схема работает на импульсном питании и измерение индуктивности осуществляется в момент времени близкий к t=0 ("метод первой производной").
Вроде как в старые времена решать подобные задачи моделирования вихретоковых датчиков с использованием уравнений Максвелла не представлялось возможным (по отзывам первопроходцев).

В состав Maxwell3D входят несколько солверов, например:
The Eddy Current(AC magnetics) field simulator computes time-varying magnetic fields that arise from:
-AC current in conductors,
-Time-varying external magnetic fields represented by boundary conditions.
The quantity for which the eddy current field simulator solves is the magnetic field, H. The magnetic flux density, B, is automatically calculated from the H-field. Derived quantities such as forces, torques, energy, losses, and impedance, may be calculated from these basic field quantities at different frequencies.

Рус - Вторичные значения, такие, как силы, моменты, энергия, потери и сопротивления могут быть вычислены по этим базовым характеристикам поля при различных частотах.

Значит ли это, что используется разложение по гармоникам Фурье? Тогда тоскливо

Я тоже моделирую вихретоковые датчики. Уже давно использую Maxwell 2D. Сейчас попробовал реализовать 3-мерную модель в Maxwell 3D V10. Никак не могу задать источник тока. Возникает ошибка о том, что отсутствует "current density terminal". А корректно задать этот "current density terminal" ну никак не получается.
Может найдется здесь хотя бы один пользователь Maxwell 3D V10, кто может что-то подсказать?
Думаю, я разберусь, если кто-нибудь подкинет готовый простенький проект, в котором не возникает подобной ошибки. Можно даже в магнитостатике, там те же проблемы...

Vladets - это же здорово! К сожалению саму модель (*.fl) смогу предоставить только 28 февраля (товарищ, который непосредственно этим занимается в отъезде). Он же сможет ответить и на вопросы выбора режимов и задания исходных данных. Если не возражаете, то тогда и продолжим.
Сейчас могу заметить - версия Maxwell у Вас старая (или это студенческая версия?). Сейчас уже все перешли на 3.2 (мы пока в 3.1 моделируем, но там мало нужных режимов моделирования, для квазистатики только 2D).

V10 - конечно, старая. Хотелось бы, разумеется, поиметь V11. Но только где ее взять?
А что такое 3.1 и 3.2? Впервые слышу о таких названиях версий...

Проясните, пожалуйста, почему вы считаете свои тоководы безиндуктивными.

Мои попытки промоделировать нечто подобное в CST EM studio пока к успеху не привели, так как не получается моделирование на tet. mesh, почему не очень понятно. Возможно просто CST EM studio не поддерживает такое моделирование. Моделировать на прямоугольной сетке как то не очень хочется, так как по опыту работы с CST microwave studio helix coil на прямоугольной сетке считается не слишком корректно.

Большие извинения, Vladets!
Какой лабуды из-за праздника не напишешь. Для наших задач моделирования мы остановили выбор на пакете Femlab 3.1. Так что "здорово" можно отнести только к тому, что у Вас тоже задача моделирования вихретоковых датчиков. Постучитесь еще раз через ICQ после праздников, все расскажем и у меня тоже к Вам вопросы есть.
P.S.: Ваше письмо на PM не прочиталось, наверно 22 еще баги с PM на форуме были.

Конечно тоководы не безиндуктивные - это стремление в конструкции к идеалу, уменьшению помех и т.п. Подробнее отвечу попозже. Предполагается, что в одной из моделей, в частности, и оценим отличие от идеала.
Виток - у нас прямоугольный, т.к. чувствительный элемент датчика это отрезок проводника, и даже сам отрезок может быть плоский. Работали только в Femlab 3.1 и используем параллельно свои программы моделирования без использования уравнений Максвелла. Если позволите, то попозже мы Вам парочку вопросов по CST EM studio тоже сформулируем.

Я полностью за обмен мнения и наработками по моделированию. С учетом стоимости программ и затрат времени на их освоение, наше общение будет полезно каждому из нас.

У меня пока достаточно разумные результаты получаются только в СВЧ моделировании coax coil. Для моей задачи надо иметь два различных решения, высокочастотный расчет датчика намагниченности, в режиме возбуждения и измерения, и низкочастотный расчет влияния на датчик относительно низкочастотного но достаточно можного магнитного поля. В идеале было бы расчитать и само низкочастотное поле, создаваемое многослойной катушкой.

Софт Femlab 3.2 у меня есть, но особо не используется пока, так как для СВЧ он не самый оптимальный, а на первых порах СВЧ расчеты были для меня первоочередными.

Мда... Нет счастья в жизни... А я уж обрадовался
Ну неужели нету здесь ни одного пользователя Maxwell 3D?! Обидно до ужаса...

На вопросы готов ответить. Вы сейчас вроде в онлайне, но ответы на мой стук пока не приходят

Это были баги с моей головой во время празднования 23 февраля на работе. Я почему-то не догадался посмотреть в Ваш профиль и стукнулся в личку, чтобы узнать Ваш ICQ. Потом я немного протрезвел и посмотрел профиль. Ну и как "продвинутый" пользователь форумов IPB стер письмо за ненадобностю

Все же - я за после праздников. Вопросы и как мы делаем будут четче, понятнее (чтобы лишний раз All время не тратить).

Vladets, я то Ваше сообщение в ICQ от 22.02 вижу. Может Вам надо мой запрос на авторизацию принять?

Вопрос к модератору...
Может я не в том разделе ищу помощи? Какой раздел форума больше всего подходит для вопросов по программному обеспечению для моделирования электромагнитных полей?

To Vladets
Ваша проблема не в разделе, народ, который занимается подобным моделированием, данный раздел посещает исправно. Ваша проблема в том, что русскоязычных разработчиков имеющих опыт работы с этим софтом очень мало, в силу его приличной стоимости и не большой распространенности в России в принципе, из-за существенно более приличной защиты от копирования, по сравнению с Microsoft Office.

На англоязычных форумах возможно вам ответят и более быстро, но это порой как повезет, так как народ официально использующий 3D soft имеет очень приличную зарплату на западе и не очень часто туссуется на различных форумах.

Это я знаю. Но мало - это ведь не обязательно ноль...

Да уж... Над таким софтом взломщики работают, наверное, не день, а целую неделю. Эта разница в 6 дней, конечно, существенно меняет дело. Взломанная версия Maxwell v10 наверняка появилась в интернете на целый месяц позже, чем если бы у него защита была, как у Офиса...

To Vladets
Мы отклонились с вами от техники и перешли почти на обсуждения реалий России. Не очень хотелось бы делать это на данном форуме.

IMHO, проблема гораздо многосторонней, чем только защита софта от копирования. Еще раз IMHO, проблема в востребованности экономикой в специалистах со знаниями в данной области. Можно конечно этим заниматься в свое удовольствие, но материальные реальности в какой то момент возмут свое.

Вот нарыл тут у себя файлик, может поможет:
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

navuho, спасибо!
А еще каких-нибудь презентаций (или док.) у Вас случайно нет? Чтобы можно было бы поподробнее узнать про пакет, пока не устанавливая его (пре- и постпроцессинг, например).

Спасибо большое! Проблему это решить не помогло, но тоже пригодится.
Что касается самой проблемы, я все-таки сам только что разобрался, в чем дело...

И все же вопрос остается... Есть ли здесь пользователи Ansoft Maxwell?

На офсайте в свободном доступе есть материалы ансофтовских воршопов.
Там много чего полезного можно почерпнуть:
http://www.ansoft.com/workshops/archived.cfm

Спасибо!

Примеры от Ansoft

Добрый день!

А вот здесь: _ftp://12.29.113.176 много документации к программным продуктам Ansoft, в том числе
Maxwell_full_book.zip для Maxwell 11. Сам еще не скачал, поэтому не знаю, правда ли для 11-й версии, но файл от февраля 2006 г. Вход анонимный.

Спасибо! Действительно, для 11 версии.

Спасибо за примеры и док

To jonifer & Andrew10: Спасибо за файл и ссылку!
To jonifer, Andrew10 & Кнкн: Вы работаете в Maxwell 2D/3D? Если да, то надо ж нам как-то обмениваться опытом. Вопросы-то у всех небось возникают...
To all: А где-нибудь вообще можно взять версию v11? Я, например, нигде не нашел...

Добрый день!

to Vladets:

В Maxwell3D не считал ничего, в Maxwell2D - только периодическую фокусирующую систему для ЛБВ, так что опыта работы именно с этими программами не так уж и много.

Одинадцатого релиза тоже нигде пока не видел, думаю, может появиться через 2-3 месяца.

Посчитала необходимым прикрепить свою новую статью, в которой отображен тот новый путь моделирования вихретоковых датчиков, по которому решили пойти (упрощенные аналитические модели), отбросив все стандартные программы моделирования .
Если статья вызовет интерес и/или критику, то можно пообщаться и раскрыть некоторые моменты, которые в ней освещены плохо и менее подробно.

Хорошо было бы, если бы вы еще сравнили свои расчеты с расчетами получаемыми на стандартных программах моделирования

Это в летних планах. Более значимо для нас, конечно, сравнение с натурными эксперментами (это тоже пока в планах). Пока по характеру ГХ и значениям эквивалентной индуктивности все, вроде, истинно, с некоторыми оговорками

P.S.: если есть какие то сомнения, могу выложить семейства экспериментальных ГХ (в кодах АЦП или пересчитанные в микроГенри)

А нэту уже

На дату сообщения от Виктории внимательно посмотри

Здравствуйте.
Надеюсь сюда интересующиеся заглядывают и меня услышат.
Моделирую в Maxwell 3D v.11.1 магнитную систему из нескольких катушек, равномерно расположеных вокруг оси. Если создаю одну катушку - все считается нормально, результаты в постпроцессоре доступны, как и задумывалось. Но стоит продублировать катушки (хотя бы две), как солвер выдает ошибку (решение остановлено, т.к. это не задача для магнитостатики). А ведь если выбрать примитив Draw > User Defined Primitive > Syslib > Rmxprt >SRMCore, то там все обсчитывается без проблем, хоть и строится все по такому же алгоритму.
Прошу помоши.

Да... Если сюда и заглядывают, то не часто.
Для тех, кто работает в Maxwell 3D v.11.1. Заподозрил софтину в неправильности расчитываемой величины индуктивности. Решил проверить. Взял справочник Калантарова, нашел 2 примера с плоским прямоугольным контуром и круглым витком, смоделировал их в Maxwell и точно, получил значения индуктивности акурат в 10 раз меньше. Перепроверив себя несколько раз, ошибок не нашел. Кто-нибудь сталкивался с такой проблемой, считал кто-нибудь индуктивности?

Как задавать количество витков в контуре с током нашел, но расчитанное значение индуктивности по прежнему занижено.

P.S. Если можно, то не наваливайтесь с ответами все скопом, я читать не успеваю.

Выложи проект поразмыслим вместе. Также начинаю изучать этот пакет.
Может знаешь какие-нибудь еще информативные места в инете, где люди работают с этм или подобными пакетами?

Да собственно говоря никакого проекта еще нет, есть только "проба пера", нужно сначала посмотреть что, да как. Я хочу, для начала, попробовать рассчитать индуктивность медного колечка с радиусами R=10мм и r=1мм соответственно. По формуле
Нажмите для просмотра прикрепленного файла
его индуктивность должна составить 33.058 нГн, а софтина упорно твердит что 3.148 нГн.
Файлик прилагаю. Поскольку только начинаю осваивать программу, очень хочется верить, что я где-то допустил ошибку, т.к. у меня на нее (программу) большие планы.
Нажмите для просмотра прикрепленного файла

Что-то я чем дальше, тем меньше понимаю. Попробовал ограничить в этом же примере область решения по X и Y на 50 мм, а по Z на 150 мм и пересчитал. Результат - индуктивность 23.703 нГн.

Поробуйте поместить ваше колечко с током в коробку из вакуума.
У меня получилось :

L(Current1,Current1) [nH]
Setup1 : Matrix1
33.036200

p.s. Что за книжка с формулой? Есть в электронке?

Я так и делал, смотрите на один пост выше, но у меня получилось 23.703 нГн, может коробок побоше надо делать, так это вздор. Кстати, попробуйте R сделать равным 100 мм при прочих равных условиях, у меня отказалась считать.
Может есть смысл вернуть Вашу версию проекта

p.s. Книжка в электронке есть и даже две, так что при необходимости одну могу задарить безвозмездно, т.е. даром

Перед тем, как писать что вздор, а что не вздор, нужно быть в этом уверннным.
Индуктивность это, как известно, коэффициент пропорциональности между током протекающим в контуре и создаваемым им потоком. Большая часть потока находится в пространстве окружающем проводник, т.о. вычисляемая индуктивность напрямую связана с размерами коробки с вакуумом.

Ну, положим Америку Вы мне не открыли, но за то, что указали мне на мое место - спасибо, впредь постараюсь не зарываться.
Что касается расчета индуктивности, то прогнав приложеный Вами проект, у меня получилось 201.89 нГн. Ничего не трогал, ничего не менял. У Вас есть проедположения, почему такая воспроизводимость результатов?

Вы радиусы посмотрите и пресчитайте по Вашей формуле.
Вообщем все он правильно считает.

Да, не обратил внимание, спасибо.
Наконец-то и мне удалось добиться правильного результата, но вот что получилось:
при размере коробочки-куба с гранью в 200 мм - индуктивность 23.708 нГн, при 500 мм - 31.848 нГн, при 1000 мм - 33.714 нГн, это при расчетном значении 33.058 нГн. Значит расчет 20 мм колечка должен вестить в метровом кубе, а если нужно рассчитать более громоздкую и сложную конструкцию? Получается, чтоб быть увереным в правильности расчета нужно заранее знать правильный ответ, чтоб было с чем сравнивать или знать, из каких соображений задаваться размером области решений. Этот момент мне не до конца ясен.
Следующее, что у меня не получилось сделать, это посчитать два параллельных проводника (индуктивность, распределение магнитного поля...), а именно: не получилось запитать эту конструкцию. Все доступные мне примеры были с замкнутыми контурами и возбуждались током, разомкнутый контур (прямолинейный проводник) пробовал возбуждать напряжением, но успеха не достиг. Вы пробовали решать такие задачи?

Добрый день!
Как то я редко стал заходить на форум и не видел этой темы.
В свое время я тоже осваивал эту программу. Тогда мне помогла книга с примерами "maxwell_full_book.pdf". Можете найти ее в инете или, если надо, то могу выслать ее на e-mail. Программа не сильно распространена и получить помощь по ней на этом форуме или на другом практически невозможно.
Кстати, в программе есть "официальный" глюк, которые признали разработчики. Правда он проявляется в Trancient солвере.

+1


Первый вопрос насчет области расчета. Мне не совсем понятно, для чего вы будете использовать программу? Программа Maxwell заточена под расчет различных электродвигателей и пр. (как я понимаю). Если у вас задача посчитать индуктивности, емкости и т.д. (RLCG матрицу), то очень удобно пользоваться другой программой Ansoft Q3D Extractor (именно с ней я сейчас и работаю). В этой программе нет необходимости задавать область расчет, т.к. там считается другим методом и самое главное считает гораздо быстрее.
Второй вопрос насчет 2 проводников. Я предлагаю на концах проводников выделить Faces и задать возбуждение либо Current либо Voltage. При этом область расчета должна примыкать к концам проводников. Для создания области расчета удобно пользоваться функцией Draw->Region.

Добрый день, не может не радовать тот факт, что этой программой интересуются больше двух человек.
Собственно саму программу я собираюсь использовать для моделирования отдельных узлов гиперзвукового электромагнитного ускорителя. Хочу промоделировать и посмотреть пространственное распределение магнитных полей, создаваемых токами, их индукцию, силовое взаимодействие контуров и т. д. Но перед этим конечно же пробую простенькие "справочные" примеры, чтоб убедиться в правильности решения задачи.
Расчет интуктивностей мне нужен для другого проекта, но думал, что можно одной программой "убить двух зайцев". О Ansoft Q3D Extractor даже не слышал, но если Вы подскажите, где можно ее раздобыть, буду премного благодарен. Бороздя просторы инета в поисках информации о Maxwell, я не единожды встречал упоминание о "maxwell_full_book.pdf", но ссылки на скачивание нигде не нашел, поэтому если это возможно, прошу Вас сбросить файл в личку или на е-mail.
Возбуждать 2 проводника так, как Вы советуете я пробовал, но почему-то ничего не получилось: если задаю на концах напряжение, то пишет, что "источник возбуждения неопределен", а если ток, то "задание тока возбуждения нарушает правило нулевой дивергенции".

Смотрите прикрепленный проект. Я возбуждал током. Наверно, важно направление, в котором течет ток. Результаты с теорией не сравнива.

Как все оказалось просто. Действительно, вся загвоздка оказалась в том, чтоб задавать на обоих концах проводника одно направление тока.
Следующий вопрос, который я хотел бы прояснить, касается расчета пондеромоторных сил, действующих внутри контура с током. Для этого предлагаю вернуться к предыдущему колечку. Само колечко находится в плоскости XY, конструкция его симметрична, однако в результатах расчета присутствует следующее: по оси X вектор силы составляет 0.90463 мкН, Y = 2.3327 мкН, Z = 0.25061 мкН. А вот силы, разрывающее кольцо, почему-то не симметричны. И еще, можно ли как-то визуализаровать эти вектора, а главное - результирующий вектор, который получается после сложения составляющих XYZ?