Форум кафедры Техники и Электрофизики Высоких Напряжений

Онлайн-сообщество ТВНщиков
Гостям форума:

Добро пожаловать на форум по технике высоких напряжений!
Для получения доступа ко всем разделам необходимо зарегистрироваться


Текущее время: 22 июл 2019, 14:54

Часовой пояс: UTC + 3 часа




Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 
Автор Сообщение
СообщениеДобавлено: 20 мар 2009, 19:55 
Не в сети
Site Admin

Зарегистрирован: 03 сен 2008, 17:57
Сообщения: 266
Изображение


При решении полевых задач в программе BETAFields имеется вполне определенная последовательность действий:
1. Задание исходных данных
    1.1. Задание исходной геометрии задачи
    1.2. Задание физических параметров материалов
    1.3. Задание граничных условий
    1.4. Задание прочих исходных данных
2. Создание сетки конечных элементов
3. Выполнение расчета поля
4. Анализ результатов расчета

Задание исходной геометрии задачи
Встроенный в программу редактор геометрии имеет схожий с современными CAD-системами принцип работы и позволяет создавать новую и редактировать уже имеющуюся геометрию. Для перехода в режим редактирования геометрии необходимо нажать соответствующую кнопку «Режим редактирования геометрии» на панели инструментов «Стандартная». При переходе в данный режим становится доступной панель инструментов «Рисование», а вместе с ней возможности рисования линий, арок, окружностей, прямоугольников, задания составных объектов (прямоугольников, окружностей, прямоугольников со скругленными углами, уголков), опции редактирования геометрии (копирование, перемещение, поворот, масштабирование, создание образа, обрезка и продление).
На исполнение геометрии накладываются следующие ограничения - она должна состоять только из прямых и арок, а границы подобластей должны быть замкнуты.
Импорт геометрии
В программе имеется возможность импорта геометрии посредством файлов DXF-формата (Drawing Exchange Format), поддерживаемого многими CAD-системами. Формат DXF-файла может быть любой версии, начиная с 11 версии. Из DXF-файла считываются только следующие типы геометрических объектов: Линии (Line), Арки (Arc), Окружности (Circle), Прямоугольники (Rectangle), Полилинии (Polyline) и Полигоны (Polygon). Сплайны, кривые Безье и эллипсы из DXF-файла не считываются.
Экспорт геометрии
Геометрия проекта может быть экспортирована из программы в другие CAD-системы посредством файлов DXF-формата.

Задание физических параметров материалов
В связи с тем, что программа выполняет расчет электростатического поля, подобласти расчетной области могут быть разделены на два типа - это проводники (металл) и диэлектрики. При задании параметров подобластей, последние должны быть отмечены как «металл» или «диэлектрик». При этом подобласти, отмеченные как «металл» упускаются из рассмотрения, считаются «пустыми», в них не строится сетка конечных элементов, и электрическое поле не считается.
Для подобластей, отмеченых как «диэлектрики», требуется задать относительную диэлектрическую проницаемость epsilon. Здесь возможно как непосредственное задание значения epsilon, так и выбор некоторого материала из списка материалов.
Для задания параметров необходимо щелкнуть дважды по требуемым подобластям и воспользоваться появившимся диалогом.
Для удобства работы в программе выполняется цветовая раскраска подобластей в зависимости от их типа: подобласти с незаданными параметрами показываются в «шашечку», сплошным «серым» - диэлектрики, «белым» - подобласти, отмеченные как «металл».
Изображение

Задание граничных условий
В программе имеются 5 типов граничных условий: «Изоляция или ось симметрии», «Изолированный проводник (равный потенциал)», «Заземленный проводник», «Заданный потенциал» и «Поверхностный заряд».
Первый тип, «Изоляция или ось симметрии», является естественным граничным условием МКЭ и применяется автоматически ко всем границам, для которых не заданны в явном виде граничные условия других типов. Оно представляет собой нулевое граничное условие 2 рода (Неймана). Суть этого граничного условия отражена в его названии, оно применяется для границ раздела двух диэлектриков, а также для осей симметрии.
«Изолированный проводник (равный потенциал)» - эквипотенциаль с заранее неизвестным потенциалом, вычисляемым в процессе расчета электрического поля.
«Заземленный проводник» - это нулевое граничное условие 1 рода (Дирихле). Оно соответствует, как это следует из названия, проводникам, имеющим нулевой потенциал.
«Заданный потенциал» - это ненулевое граничное условие 1 рода (Дирихле). В свою очередь, оно соответствует, проводникам, обладающим некоторым потенциалом.
«Поверхностный заряд» - это ненулевое граничное условие 2 рода (Неймана). Оно соответствует наличию на границе поверхностного заряда.
Для граничных условий «Заданный потенциал» и «Поверхностный заряд» возможно задание характера изменения значения граничного условия вдоль границы. В качестве последнего может выступать линейный закон изменения вдоль границы, полином 1 степени и др.
Задание параметров производится в интерактивном режиме путем двойного щелчка по требуемым границам.
Для удобства все границы раскрашиваются своим цветов в зависимости от типа заданного граничного условия: серый цвет соответствует границе с заданными свойствами, черный - границы с нулевым потенциалом, синий - ненулевой потенциал, зеленый - граница с заданной поверхностной плотностью заряда.

Создание сетки конечных элементов
Построение сетки конечных элементов является одним из основных этапов решения задачи. От того, какая сетка была использована при решении задачи, от степени ее дискретизации может зависеть точность получаемого результата. Для обеспечения высокой точности расчета в областях с большими градиентами потенциала, вокруг границ с малым радиусом кривизны, необходимо сделать сетку достаточно мелкой.
В программе имеется три режима работы генератора сетки: «Автоматический», «Автоматический + ручной» и «Ручной». Различие между ними состоит в следующем.
Генератор сетки конечных элементов выполнен с применением Метода Продвигающегося Фронта и позволяет задавать законы изменения размеров сетки в расчетной области с помощью наборов некоторых функций. С помощью таких функций можно уменьшить сетки в требуемом месте расчетной области, задать закон ее увеличения и области, в которых она будет иметь элемента одинакового размера. В генераторе сетки имеется мощный анализатор геометрии, который в процессе своей работы по заданной геометрии расставляет в требуемых местах различные функции изменения размеров элементов. Это и есть автоматический режим работы.

Пользователь может довериться автоматическому режиму или, в случае необходимости, задать свои функции изменения размеров конечных элементов в расчетной области. Для этого нужно воспользоваться оставшимися двумя режимами.
Режим «Автоматический + ручной» позволяет добавлять к автоматически созданному набору функций введенный пользователем набор функций изменения элементов. Этот режим удобно использовать для коррекции созданной в автоматическом режиме сетки конечных элементов. Режим «Ручной» следует использовать в случае, если пользователя, по каким либо причинам, не устраивает сетка, созданная в автоматическом режиме. При этом сетка строится только на основании набора функций, заданных пользователем.
Пример сетки, созданной в автоматическом режиме работы, показан на следующем рисунке.
Изображение

Выполнение расчета поля
В программе имеется два типа решателя: обычный и адаптивный.
Адаптивный решатель позволяет проводить расчет поля с автоматическим контролем точности. Принцип его работы основан на проведении итеративных расчетов, в процессе которых на каждой итерации проводится расчет поля, оценка погрешности расчета во всех конечных элементах расчетной области и в случае недостаточной точности в некоторых элементах выполняется их переразбиение. При этом критерием переразбиения элементов есть превышение ошибки в них некоторого заданного значения. Процесс длится до тех пор, пока в результате оценки погрешности имеются элементы с превышением погрешности. Для ограничения числа итераций в программе имеется возможность задания их максимального числа, а также максимального числа конечных элементов, при превышении которого в процессе переразбиения сетки будет осуществлен выход из итеративного процесса.
Следует отметить, что применение адаптивного решателя для больших задач оказывается не оправданным из-за большого времени счета.

4. Анализ результатов расчета
После выполнения расчета поля можно перейти к анализу полученных результатов.
С этой целью в программе имеется целый ряд возможностей, таких как:
    - определение значений потенциалов и напряженностей в произвольных точках

    - построение графиков "Линии уровня" (эквипотенциалей и эквиградиентных линий)

Изображение

    - построение графиков "Поверхности" (цветовые карты потенциала и напряженностей)

Изображение

    - построение силовых линий с любых границ

Изображение

    - построение графиков "Вдоль контура" (вдоль заданных границ или заданных пользователей контуров)

Изображение

    - построение графиков потенциала и напряженностей вдоль построенных силовых линий

    - расчет матрицы емкостей для прозвольной системы электродов

Изображение


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение  
Ответить с цитатой  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ 1 сообщение ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Перейти:  
Создано на основе phpBB® Forum Software © phpBB Group
Русская поддержка phpBB