Opera-3d薄板近似功能提高了仿真效率

七月 7, 2019by OPERAFEA0
介绍

许多电磁仿真包括具有极高纵横比的铁质几何形状。这方面的一个很好的例子是海军舰船的磁性签名计算,其中船体,甲板和舱壁板宽几米,但只有几厘米厚。Opera-3d已经具有有用的功能,例如网格分层和六面体/棱镜元素,使这些结构能够与高纵横比的体积元素进行网格化。但是,即使这些工具在几个板块相遇时达到了极限 – 例如在甲板和舱壁与船体的交界处。结点区域变得相当过度网格化,增加了模拟的吞吐时间而没有提高精度,或者模型构建需要相当大的努力来创建板连接的“斜切”边缘。

在Opera版本18R1中,引入了一种改进方法,其中板的三维体积结构被二维表面表示替换,伴随着薄板边界条件[1]。因此,任何表面都可以满足而不会引入额外的元素或需要特殊的建模

船舶磁性签名模型

移除了一些板的船模型以显示内部结构

移除了一些板的船模型以显示内部结构

在这个例子中,船的船体,上层建筑,甲板和舱壁已经建模,以确定在地球场存在的情况下船只的磁性特征。所有这些结构都使用新的边界条件表示。

边界条件的数据要求非常简单。材料标签用于指定构造板的磁性材料,并给出板的厚度。边界条件可以使用线性或非线性材料。

已经应用了-70 A / m的横向场,代表赤道附近的地球磁场,并且该模型作为非线性模拟运行。可以显示船舶结构中的磁通密度 – 这里使用切割平面视图,以便一些内部值也可见。还示出了在船体底部上方一米处的平面上的场强矢量。

薄板中的磁通密度和磁场强度矢量

薄板中的磁通密度和磁场强度矢量

尽管薄板边界条件应用于二维表面,但表面上的场是多值的。例如,如果磁通量正常地进入板,然后很大程度上转向在板中流动,则正常分量将在板上不连续。

同样的船也用薄板中的体积元素模拟。在该模型中求解的方程的数量是薄板模型的5倍以上,并且需要花费将近10倍的时间来解决。签名区域的横向分量沿着船体中心线沿着船体底部6米的纵向线计算,在两个模拟之间进行了很好的比较。

在船体中心线下方6米处的磁性签名场的Athwartships组件

在船体中心线下方6米处的磁性签名场的Athwartships组件

参考

[1] Christopher S. Biddlecombe和Christopher P. Riley,“磁性签名模拟的有限元网格划分的改进”,于2015年6月在美国宾夕法尼亚州费城举行的MARELEC 2015会议上发表


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