ללא קשר לתוכנת ניתוח האלמנטים הסופיים (כמו קומסול, Infolytica, ANSYS) ששימשה לביצועשַׁנַאיניתוח סימולציה, בין אם זהו ניתוח הסימולציה של שדה חשמלי, שדה מגנטי, שדה זרימה, שדה מכני או שדה אקוסטי, התהליך הבסיסי זהה בערך. נקודת המפתח להבנת כל תהליך באמת היא הבסיס לשאלה האם תהליך ניתוח הסימולציה מוצלח או שמא תוצאת הסימולציה הסופית אמינה. תהליך סימולציה בסיסי תהליך סימולציה של שנאי מדעי ומלא צריך לכלול שבעה חלקים: ניתוח בעיות, דוגמנות גיאומטרית, הקצאת חומרים, הגדרת שדה פיזי, רסינג, פתרון מודלים ועיבוד תוצאה לאחר עיבוד. הכרת קושי השנאי הוא מכשיר חשמלי סטטי. מנקודת מבט זו, עבודת ההדמיה הקשורה שלה היא פשוטה יחסית, מכיוון שקיומם של חלקים מסתובבים יגביר את הקושי של רוב עבודות הסימולציה; אך לרוע המזל, השנאי הוא שדה לא לינארי, משתנה בזמן, רב-פיזי, משולב מאוד מכשיר אלקטרומכני, אשר יגביר את הקושי של הדמיית שנאי במקרים רבים, ואף לא ניתן לפתור. לדוגמה, הדמיית שדה הטמפרטורה של השנאי המבוסס על ניתוח נוזלים אינה יכולה להשיג תוצאות נכונות ואמינות רוב הזמן. מצד אחד, התיאוריה הבסיסית של הנוזלים מורכבת מאוד, וטרם נוצרה תיאוריה יציבה מאוחדת; מצד שני, הדמיית שדה הטמפרטורה של השנאי דורשת צימוד חזק דו כיווני של שלושת השדות של "שדה נוזל שדה-חום מגנטי". עבור המודל הסופר-גדול של השנאי, קשה לפתור שדה זרימה יחיד, שלא לדבר על תנאי הצימוד העל-חזקים משלושת השדות. כדי להשיג פריצות סימולציה באזורים מרכזיים של שנאים, על היד האחד, מהנדסי סימולציה צריכים להבין את המנועים העומדים על סימולציה של שיטור, תכנון, ייצור, בדיקות, ובידע אחר, ובאמצעותו של המנועים, צורך במדעי השנאי. אופי פעולתו.
נקודות מפתח בתהליך
4.1 ניתוח בעיות
לפני דוגמנות גיאומטרית, יש צורך לבצע ניתוח ראשוני של בעיית הסימולציה על מנת להקים מודל גיאומטרי מתאים ולבחור את השדה הפיזי הנכון. לדוגמה, האם בעיית הסימולציה היא שדה פיזי יחיד או שדה פיזי משולב מאוד?
4.2 דוגמנות גיאומטרית
השלמות של הדוגמנות הגיאומטרית קובעת את היעילות וההתקדמות של הסימולציה. לרוב יש לקבוע מודל גיאומטרי מפושט. עם זאת, אם המודל הגיאומטרי מפושט מדי, תוצאות הסימולציה אינן מדויקות ואינן יכולות להנחות את עבודת העיצוב. ברור, כיצד לפשט את המודל הגיאומטרי דורש הבנה עמוקה מאוד של הבעיה לפתרון. לדוגמה, האם מספיק מודל גיאומטרי דו ממדי? האם יש צורך להקים מודל גיאומטרי תלת ממדי? גם אם נקבע מודל גיאומטרי תלת ממדי, אילו פרטים ניתן להשמיט? אילו אסור להשמיט?
4.3 הקצאת חומרים
לחומר עשוי להיות עשרות פרמטרים פיזיים, אך כדי שהבעיה תיפתר, לרוב יש צורך רק לקבוע כמה פרמטרים חומריים. בעת מתן פרמטרים חומריים ספציפיים, יש להבטיח את נכונות ערכיהם, אחרת, עלולות להיגרם סטיות פסולות לתוצאות הסימולציה. גודל פרמטרים מאפיינים מסוימים משתנה עם פרמטרים אחרים. לדוגמה, בסימולציה של זרימת השנאי והדמיית החום, הצפיפות, יכולת החום הספציפית, המוליכות התרמית וכו 'של שמן השנאי משתנים עם הטמפרטורה, ויש לאפיין קשר זה בפונקציה מדויקת יחסית.
4.4 הגדרות שדה פיזי
עבור התחום הפיזי שנבחר, יש לתת כמה תנאים הכרחיים לפיתרון הבעיה, כמו המשוואות הפיזיות ואחריהן פתרון הבעיות, ביטוי העירור, התנאים הראשוניים, תנאי הגבול, האילוצים וכו '.
4.5 מרסן
ניתן לומר כי תהליך הרשת הוא תהליך הליבה ביותר מלבד דוגמנות גיאומטרית. תיאורטית, ככל שהרשת עדינה יותר, הפיתרון מדויק יותר. עם זאת, זה לא מציאותי לרשת דק מדי, מכיוון שזה יגדיל מאוד את זמן הפיתרון. העיקרון הבסיסי של הרסינג הוא: שילוב סביר של גס וקטן, שם יש לעודד אותו, יש לעודד אותו, ואיפה יש לגסות אותו, יש לגבש אותו. הרשת ידנית היא משימה מאתגרת מאוד, המחייבת מהנדסי סימולציה להבנה עמוקה של הבעיה לפתרון. למרבה המזל, תוכנות מסוימות מספקות חניכה אוטומטית על בסיס שדות פיזיים, שיכולים להפוך את הרשתות לקלות במקרים רבים. לדוגמה, פונקציית הרסינג האוטומטית של COMSOL המבוססת על מודול סימולציה של שדה חשמלי היא חזקה ביותר, שיכולה לרשות במהירות את מודל הבידוד העיקרי של שנאים סופר-גדולים, ומהירות הרשת מהירה כמעט פי 40 מתוכנה אחרת. לרוע המזל, פונקציית הרשת האוטומטית של התוכנה אינה מספיקה כדי לפתור בעיות מסוימות, מכיוון שהתוכנה היא כללית ואינה יכולה לזהות היכן יש להצפין את הרשת, למשל בעת פיתרון שדה הזרימה. 4.6 פתרון מודל המהות של פתרון הסימולציה היא לפתור משוואות דיסקרטיות גדולות. זה דורש מהנדסי סימולציה להבין כלשהו ידע מתמטי הכרחי, כגון ידע מטריקס, שיטת איטרציה של ניוטון וכו '. חלק ממפתוני התוכנה מוגדרים אוטומטית על פי הבעיה שנפתרת, ומהנדסי סימולציה אינם צריכים להתערב בנוסף. אבל ממש כמו מרסינג, זה לא תרופת פלא. הפיתרון של כמה בעיות מתקדמות ומורכבות מחייב מהנדסי סימולציה להגדיר אותם בנפרד ובסביר כך שהסימולציה מתכנסת במהירות ודיוק של תוצאות הסימולציה מובטח.
4.7 לאחר עיבוד התוצאות
על מנת להציג באופן אינטואיטיבי את תוצאות ההדמיה, יש לעבד את הנתונים המתקבלים מההדמיה לאחר מעובד כראוי. לדוגמה, ייצור מפות ענן שדה חשמלי, מפות ענן שדה טמפרטורה, מפות ענן שדה זרימה וכו '. בנוסף, חלקם לאחר עיבוד דורש מהנדסי סימולציה לשלב ידע מקצועי לעיבוד. לדוגמה, רוב תוכנות ניתוח סימולציה של שדה חשמלי יכולות להציג באופן אינטואיטיבי רק את גודל חוזק השדה החשמלי בכל נקודה, אך האם שולי הבידוד אפשריים דורש ניתוח סטטיסטי של נתונים אלה כדי ליצור עקומת מרווח בידוד על בסיס חוזק השדה המצטבר.
