建模电气设备对流冷却

高功率电气设备的主要问题之一是热管理。和...一起Block Transformen-Elektronik GmbH，我们使用comsol多物理模拟软件创建了一个模型，该软件软件在建模高功率电气设备的加热时涵盖了所有重要细节。为此，我们必须使用高性能计算（HPC）混合建模。在这里，我们将讨论如何使用comsol软件处理这项现实生活任务。

建模热管理：测试设置

我们的测试设置包括围绕层压的铁芯的铜线圈伤口，并带有一些塑料和铝制零件，以稳定。传统的计算机风扇距离它一米。必须计算出发生的电磁损失，以及设备周围的湍流流动流量。铁芯具有气隙，该气隙是故意包括的，以分析其对线圈和铝部件内部电流的影响。

第一件事首先

工程师，尤其是在项目截止日期内工作的工程师，一直在寻找计算（和建模）工作和准确性之间的正确平衡。因此，从考虑合适的简化开始是一个好主意，因为模型几何形状的长宽比非常具有挑战性。

风扇和设备之间的距离大约为一米，而铜绕组之间的内部间隙约为0.1毫米，导致长宽比为10,000。为了使处理时间尽可能较低，我们选择了一种子模型方法。具有简化变压器几何形状的第一个模型用于计算设备周围的大规模流场。由于对称性，只有一半的几何形状被建模。该模型的结果被导出并用作以下步骤的入口条件。

速度字段的流线图。该字段用作详细模型（切片图的位置）中的入口边界条件。

详细的几何形状

详细的电气设备的几何形状构建了SolidWorks®软件，并通过The ComsolMultiphysics®导入CAD导入模块。详细的子模型（约400 mm x 900 mm）中的非等热流量计算仅使用一小部分。需要为更小的域（200 mm x 200 mm）来解决电磁部分。

建模层压铁芯

铁芯被层压以减少涡流。我们将使用与Tu Dresden＆ABB所述的方法相同。该材料均质化并用正性电导率定义。这使我们能够保留一个域和更粗的网格，而不是用所有小板几何地分辨层压。

电磁损失

由于在500 Hz处的交替电流，必须解决线圈中的电感效应（皮肤和接近效应）。此外，铝板和铁芯中的涡流将加热设备。

由于磁滞，也有一些磁化损失。与涡流损失相比，这些非常小，并且没有明确解决。下表显示了作为磁通量Q的函数的磁化损耗_杂志= f（b）。我们可以使用插值函数，而不是时间依赖性求解磁滞。

部分	电磁损失
铜线圈	37.2 w
铝，涡流	36.2 w
层压芯，涡流	0.02 w
层压芯，磁损耗	0.004 w

速度场和温度分布

该设备在线圈背面达到125°C的最高温度。

多物理高性能计算的最佳选择

如今，我们的任务是找到用于计算变压器热设计的最佳解决方案。如果是块转换器，他们认为在比较了几种模拟工具的处理和结果后，Comsol多物理学最适合其应用。

最后，该模型涉及同时解决最多800万度的自由度（DOF），并使用直接和迭代求解器的强大组合。内存（RAM）用法在89 GB的内存中达到顶峰。

为了能够解决高度复杂的模型，他们选择了即可+（RTG+）软件包具有基准群集以实现最佳性能。随着一切都设置为用于块的高级模拟，我们可以期望将来将其产品推到将来的限制。乐动体育app无法登录

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