maxwell 3D实例验算TEAM23

liu030220

时间过了一周了，怎么没有得到大家的积极回应呀，怎么都 没有人上传自己的验算结果呀，是题目太简单了，还是大家有点懒惰

liu030220

经过多次修改，感觉TEAM23的例子还是很能验算一下软件的使用情况，就像我， 在一知半解之间，结果可想而知，误差还很大，大的有50%，甚至上百的都有，考虑其原因，还是网格划分的问题，现在有种感觉，网格划分是基础，只有网格划分较为一致了，才能保证结果计算的一致性，比如在TEAM23的例子，如果不改变磁钢、线圈的位置，只改变电流的大小，那么计算的结果相对来说比较稳态，即与实测值误差在一个水平上，如果改变位置了，那么误差就有所变化，一致性差一些，以上是个人看法，请大家讨论。

liu030220

最近有空就在琢磨TEAM23,发现，算准可真难。我在磁钢和线圈上分别计算其force，得到的结果竟然不一样，且差异较大。个人理解，根据作用力与反作用力的原理，结果应该一致才行，差异不应该太大。如果二者差异太大，那就是网格划分计算有问题，不知道我的理解是否正确，请朋友们指点一下。

liu030220

还有个看法，如果这个例子算不准，那么工作中应用其计算其它实例的可信度是否也降低了。如果不含永磁体，可能会好一些。

liu030220

NdFeB_____table5_
	small				big
线圈电流mA	FZ力g	力mN	软件计算	误差%	FZ力g	力mN	软件计算	误差%
0	0	0	-0.00296		0.000	0	-0.04
10	0.04	0.3924	0.393679	0.3	0.220	2.1582	2.172	0.6
20	0.081	0.79461	0.790099	-0.6	0.449	4.40469	4.385	-0.4
30	0.121	1.18701	1.18745	0.0	0.677	6.64137	6.598	-0.7
40	0.161	1.57941	1.58396	0.3	0.905	8.87805	8.812	-0.7
50	0.202	1.98162	1.98102	0.0	1.131	11.09511	11.024	-0.6
60	0.242	2.37402	2.37746	0.1	1.360	13.3416	13.237	-0.8
70	0.281	2.75661	2.77469	0.7	1.586	15.55866	15.452	-0.7
80	0.322	3.15882	3.17175	0.4	1.814	17.79534	17.667	-0.7
90	0.362	3.55122	3.56976	0.5	2.042	20.03202	19.884	-0.7
100	0.402	3.94362	3.96648	0.6	2.270	22.2687	22.097	-0.8

liu030220

SmCo_____table2_720
	small				big
线圈电流mA	FZ力g	力mN	软件计算	误差%	FZ力g	力mN	软件计算	误差%
0	0	0	-0.01273		0.000	0	-0.06228
10	0.048	0.47088	0.517277	9.9	0.226	2.21706	2.11851	-4.4
20	0.095	0.93195	1.04765	12.4	0.453	4.44393	4.29874	-3.3
30	0.143	1.40283	1.57824	12.5	0.682	6.69042	6.47657	-3.2
40	0.189	1.85409	2.10952	13.8	0.908	8.90748	8.65569	-2.8
50	0.236	2.31516	2.64073	14.1	1.132	11.10492	10.8362	-2.4
60	0.282	2.76642	3.17159	14.6	1.360	13.3416	13.0157	-2.4
70	0.331	3.24711	3.70243	14.0	1.587	15.56847	15.1947	-2.4
80	0.377	3.69837	4.23252	14.4	1.815	17.80515	17.3764	-2.4
90	0.425	4.16925	4.76359	14.3	2.043	20.04183	19.5561	-2.4
100	0.472	4.63032	5.29523	14.4	2.269	22.25889	21.738	-2.3

liu030220

个人看法一：网格是软件计算的基础，如果想要一致性好的话，最好采用同样的网格划分。计算结果也显示，采用同样的设置，不改变网格，只改变电流大小，计算误差的一致性相当高。如果改变几何尺寸，即改变了网格划分，误差就变得不一致了。
存在疑问一：在该实例中，我对永磁体和线圈分别提取力，永磁体的结果不好，而线圈结果一致性很好，二者不相同，差异较大。应该是网格划分的问题。请热心人给予指导。

liu030220

因为team23是一个轴对称模型，也可以利用maxwell 2D进行验算，以上数据是我用maxwell 3D得到的结果。热心朋友进行交流呀，

perch88

我觉得能用2d的尽量不要用3d，如你所说，网格是大问题
如果用2d，结果误差还有10％以上，那就太大了

liu030220

好吧，因为2D用得比较少，工作中主要用3d,版主有时间也帮忙验算一下，给出一个权威的结论比较好。

perch88

有时间我早算了,前几天忙的焦头烂额,把一个东西做出来了,不过又有新任务..
还羡慕你时间多呢

liu030220

NdFeB_____table6
	small				big
气隙mm	FZ力g	力mN	软件计算	误差	FZ力g	力mN	软件计算	误差
0	0.3147	3.087207	4.51034	46.1	1.4239	13.96846	17.2445	23.5
0.014	0.307	3.01167	4.42165	46.8	1.405	13.78305	17.0303	23.6
0.034	0.296	2.90376	4.30036	48.1	1.378	13.51818	16.539	22.3
0.054	0.285	2.79585	4.14911	48.4	1.354	13.28274	16.1393	21.5
0.074	0.275	2.69775	4.02237	49.1	1.33	13.0473	15.7341	20.6
0.094	0.265	2.59965	3.90962	50.4	1.307	12.82167	15.3119	19.4
0.114	0.256	2.51136	3.79549	51.1	1.285	12.60585	14.976	18.8
0.134	0.248	2.43288	3.68387	51.4	1.262	12.38022	14.5683	17.7
0.154	0.238	2.33478	3.57305	53.0	1.24	12.1644	14.2191	16.9
0.174	0.23	2.2563	3.47604	54.1	1.218	11.94858	13.8978	16.3
0.194	0.223	2.18763	3.37995	54.5	1.197	11.74257	13.5579	15.5
0.214	0.215	2.10915	3.2674	54.9	1.175	11.52675	13.2509	15.0
0.234	0.208	2.04048	3.17955	55.8	1.154	11.32074	12.9582	14.5
0.254	0.201	1.97181	3.08602	56.5	1.133	11.11473	12.645	13.8
0.274	0.194	1.90314	2.99298	57.3	1.112	10.90872	12.3592	13.3
0.294	0.186	1.82466	2.90978	59.5	1.092	10.71252	12.0898	12.9
0.314	0.178	1.74618	2.82185	61.6	1.073	10.52613	11.7992	12.1
0.334	0.164	1.60884	2.75272	71.1	1.055	10.34955	11.5437	11.5
0.354	0.151	1.48131	2.66747	80.1	1.036	10.16316	11.3258	11.4
0.374	0.142	1.39302	2.58929	85.9	1.016	9.96696	11.085	11.2
0.394	0.132	1.29492	2.51592	94.3	1	9.81	10.8165	10.3
0.414	0.124	1.21644	2.44631	101.1	0.982	9.63342	10.5739	9.8
0.434	0.117	1.14777	2.37648	107.1	0.965	9.46665	10.3516	9.3
0.454	0.114	1.11834	2.30656	106.2	0.947	9.29007	10.135	9.1
0.474	0.105	1.03005	2.24158	117.6	0.932	9.14292	9.90321	8.3
0.494	0.096	0.94176	2.18228	131.7	0.916	8.98596	9.68327	7.8
0.508	0.0939	0.921159	2.13767	132.1	0.9041	8.869221	9.55346	7.7
0.514	0.093	0.91233	2.11788	132.1	0.899	8.81919	9.49346	7.6

liu030220

NdFeB_____table6_ansys_2D
	small				big
气隙mm	FZ力g	力mN	软件计算	误差	FZ力g	力mN	软件计算	误差
0	0.3147	3.087207			1.4239	13.96846
0.014	0.307	3.01167	4.4438	47.6	1.405	13.78305	1.71E+01	24.2
0.034	0.296	2.90376			1.378	13.51818
0.054	0.285	2.79585			1.354	13.28274
0.074	0.275	2.69775			1.33	13.0473
0.094	0.265	2.59965			1.307	12.82167
0.114	0.256	2.51136			1.285	12.60585
0.134	0.248	2.43288			1.262	12.38022
0.154	0.238	2.33478			1.24	12.1644
0.174	0.23	2.2563			1.218	11.94858
0.194	0.223	2.18763			1.197	11.74257
0.214	0.215	2.10915	3.2948	56.2	1.175	11.52675	1.35E+01	17.0
0.234	0.208	2.04048		-100.0	1.154	11.32074
0.254	0.201	1.97181	3.1064	57.5	1.133	11.11473
0.274	0.194	1.90314			1.112	10.90872
0.294	0.186	1.82466			1.092	10.71252
0.314	0.178	1.74618			1.073	10.52613
0.334	0.164	1.60884			1.055	10.34955
0.354	0.151	1.48131			1.036	10.16316
0.374	0.142	1.39302			1.016	9.96696
0.394	0.132	1.29492			1	9.81
0.414	0.124	1.21644	2.4629	102.5	0.982	9.63342	1.08E+01	12.0
0.434	0.117	1.14777			0.965	9.46665
0.454	0.114	1.11834			0.947	9.29007
0.474	0.105	1.03005			0.932	9.14292
0.494	0.096	0.94176			0.916	8.98596
0.508	0.0939	0.921159			0.9041	8.869221
0.514	0.093	0.91233	2.1368	134.2	0.899	8.81919	9.70E+00	10.0

liu030220

32#和33#是我分别用Maxwell 3D和ansys 2D完成的分析，从数据结果来看，两个软件得到的结果趋势一致。但是与实测结果差民较大。昐热心人给予权威解答。

perch88

这差别也太大了点吧
实测结果是哪里的?
材料用的都对?

liu030220

TEAM23里面自带的材料属性。

y1949b

一直在看这个帖子  苦于这段忙着毕设  一点时间都抽不出来
其实在西莫那面  也有验证一下的想法  等忙完这段 我在那面也张罗一下

liu030220

既然y1949b 朋友关注，那我就把我用的程序传上来吧，大家帮忙看看有没有问题，其中一个是ansoft 3D程序，我计算过程如下：第一步，先计算一个电流下的吸力值，第二步，采用parametrics进行扫描，网格采用第一步生成的网格，生成一系列不同电流下的吸力值。详情见附件TEAM23_new20090927big.rar，在该程序中，我没有对网格进行操作，也没有建立哑单元。我在最早的程序有采用这两种手段，但是结果差不多，跟软件自适应收敛的结果接近，只是迭代次数明显少了。
2D_TEAM23_NdFeB_big.rar是采用ansys 2D算的源程序，有兴趣的朋友也可以看一下，只要修改电流大小便可以得到不同的结果。
对于ansoft 2D不熟悉，看到文件夹下有许多个文件，也不知道上传哪一个，这些就贴张图吧。

flyingmind

今天有空，把team23 3D拿来验证一下用TEAM23_new20090927big.rar 里的3D模型（Smco的情况）进行了研究发现修改收敛准则，将里面的0.1修改为0.01，或者加入output var收敛控制，或对局部网格进行网格大小控制，效果均不理想，线圈受力与永磁体受力均相差4mN左右（50mA的情况） 后来尝试将外面的空气包加大，之前参数100，均修改为200，将其他的设置于楼主上传的里面一致，分析后，发现两个力的一致性好了一些了，精度还是不错的，后进一步加大空气包（改为300），一致性进一步提高，精度与26楼结果相当（甚至于更好）用电流参数化分析（采用网格导入），分析结果精度不错（虽然不及25楼的，且两个力一致性非常好，通过进一步减小收敛准则或者加入输出变量收敛控制，可进一步提高精度）
具体见下图：（第二列为永磁体受力，第三列为线圈受力）


若不采用导入网格，分析会慢很多（每次变电流都要计算20多次以上），误差会有一定浮动，但精度也相当高（和上面的差不多），且两个力一致性一样很好

至于NdfeB的变电流的情况，应该也是一样，将空气包加大，收敛准则0.1，结果也是会令人满意的

对于变位移的情况（即变气隙的情况），也是一样的道理
delta [um]      Force_z [mNewton]        Force_z [mNewton]
14.000000     -14.614740                   14.562510
...                    ...                                  ....


所以对于3D分析来说，空气包的大小也很关键，如果计算出的作用力与反作用力相差比较大，说明结果不可信，因为本例中永磁体及线圈周围并无铁心，磁场在空气中的范围比较广，所以需要加大空气包才能得到可信的结果

另外要赞一下ansoft的自适应网格剖分功能，很方便
只要配合合理的收敛准则0.1或者更小（0.01），默认的最大迭代次数10要改的大些（10太少）
如果要求再高些，就需要加入输出变量（output var）的收敛控制
这样应该就可以得到比较可信的结果了

PS：我的电脑配置CPU 奔腾双核2.5G，内存4G，操作系统win7 x64

flyingmind

既然y1949b 朋友关注，那我就把我用的程序传上来吧，大家帮忙看看有没有问题，其中一个是ansoft 3D程序，我计算过程如下：第一步，先计算一个电流下的吸力值，第二步，采用parametrics进行扫描，网格采用第一步生成的 ...
liu030220 发表于 2009-10-9 17:10

顺便问一下楼主，你的2D中最大的框是空气包吧？
空气包取得太小了吧？