Soporte al Usuario de COSMOS/™ -- Nota Técnica Nº 120
Consejos para resolver con éxito Problemas Magnetostáticos
Productos: COSMOS/EMS 3.0 (2003/105)
Categoría: Mallado y Análisis
Ultima revisión: Octubre-2003
1. Condiciones de Contorno de Flujo Normal (FN) y Flujo Tangencial (FT):
Todo análisis Magnetostático debe tener al
menos definida una condición de contorno de Flujo Normal (también
llamada Condición de Neumann de Flujo Perpendicular, A=Cte.) para que la
solución sea única. Pueden presentarse los siguientes casos:
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Si el problema
presenta un plano de simetría "donde la condición de Flujo Normal sea aplicable",
no dude en partir la geometría por dicho plano y aplicar la condición de Flujo Normal en
las caras situadas en dicho plano de simetría. Además, se deberá aplicar una condición
de contorno de Flujo Tangencial (también llamada Condición de Contorno
de Dirichlet de Flujo Paralelo, A=0) en las caras exteriores del modelo,
representando una condición de contorno del tipo superficie infinita (condición de Euler
de elementos infinitos). |
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Actualmente, la condición de
contorno de Flujo Tangencial es la condición de contorno por defecto. En
otras palabras, si una cara de un elemento no tiene aplicada ninguna condición de
contorno, la condición que se le asigna por defecto es del tipo Flujo Tangencial. |
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Si el problema no tiene ningún plano de simetría, se deberá extender el dominio del análisis (es decir, las superficies exteriores del modelo donde aplicar la condición de superficie infinita) a una distancia varias veces las dimensiones del dispositivo a estudiar, aplicando la condición de contorno de Flujo Normal en al menos una de las superficies exteriores. |
2. Convergencia en problemas Magnetostáticos No Lineales:
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Utilizar curvas B-H suaves: |
Curva Típica B-H del Acero
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Aplicar la carga de forma incremental -- Si las cargas de corriente son elevadas, se deberá utilizar un método incremental para aplicar la carga gradualmente. El mecanismo de aplicación incremental de cargas de COSMOS/EMS divide la carga actual en un subconjunto de cargas o intervalos. La solución al final de cada intervalo de carga se usa como punto de partida para el siguiente paso. El usuario debe especificar el nº de particiones en los que se debe dividir la carga en la ventana de definición de los parámetros del análisis Magnetostático. Por defecto el nº de divisiones es 1, pero en problema no lineales este nº se debe incrementar de forma gradual. |
Aplicación Incremental de la Carga
3. Generar Mallas de Buena Calidad:
Las estrategias de mallado más recomendables para obtener modelos de buena calidad son las siguientes:
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Aplicar controles locales de mallado a nivel de componente en piezas tales como entrehierros, componentes ferromagnéticos y en bobinas, de esta forma se podrá conseguir un mallado con un tamaño de elemento muy pequeño y asegurar la precisión de los resultados. | ||||||
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Se recomienda generar el entrehierro como una pieza individual más del ensamblaje, de esta forma se puede aplicar un control de mallado local en el entrehierro a nivel de componente y obtener elementos de pequeño tamaño, permitiendo mallar el resto del aire con un tamaño de elemento mayor. En general, mallar con 2 elementos en el espesor del entrehierro es suficiente, pero cuanto más pequeño sea el tamaño del elemento mayor será la precisión de resultados en el entrehierro. Si el tamaño del modelo resulta muy grande, mallar el entrehierro con un elemento en la dirección del espesor. Incluso con un elemento en el entrehierro todavía se puede conseguir una solución correcta, pero con menor precisión. | ||||||
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Se puede utilizar un tamaño del elemento grande en regiones de aire diferentes al entrehierro, ya que los valores de campo no varían de forma rápida en estas zonas. | ||||||
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Usar un tamaño de elemento global ("Global Element Size") del orden de 2 a 3 veces el valor de la dimensión más pequeña del modelo. | ||||||
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Si falla el mallado, probar un tamaño de elemento más pequeño y/o una mayor tolerancia. Si el tamaño de elemento es muy grande, el programa sugerirá utilizar un tamaño de elemento más pequeño. | ||||||
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Si falla el mallado de un ensamblaje, mallar cada pieza por separado y anotar el tamaño de elemento utilizado. Volver al conjunto y definir un control de mallado local a cada componente aplicando el tamaño de elemento usado con éxito para el mallado individual y repetir el mallado del ensamblaje. | ||||||
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A veces puede suceder que el mallado del ensamblaje falle a pesar de haber aplicado controles locales de mallado en componentes utilizando el mismo tamaño de elemento usado para mallar con éxito la pieza individualmente. En este caso hay que prescribir tamaños de elemento más pequeños hasta que el mallado tenga éxito. También aumentar la tolerancia puede ayudar a obtener el mallado del conjunto. | ||||||
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Si dos piezas se tocan y el mallado falla para alguna de ellas, se recomienda aplicar el mismo control de mallado local a las dos superficies en contacto. Verificar también que no exista penetración entre piezas del ensamblajes. | ||||||
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Asimismo, en caso de superficies complejas (sólidos con curvaturas de alto orden) se recomienda dividir las superficies para conseguir una malla de calidad. | ||||||
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Como regla "muy"
general:
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Tener presente también las siguientes consideraciones:
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Utilizar siempre el método de mallado "Standard". Si el mallado falla, probar diferentes tamaños de malla así como diferentes controles locales de mallado. Se deberá usar el método de mallado "Alternate" únicamente en situaciones raras donde el método de mallado "Standard" falle a pesar de utilizar distintos tamaños de elemento. |
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Activar siempre la opción "Draft" en los estudios de ElectroMagnetismo para COSMOS/EMS. |
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Desactivar la opción "Automatic Transition", salvo que la geometría sea simple y sencilla. Si el "automatic transition" está activo el mallador puede generar multitud de nodos y elementos de forma innecesaria en regiones del modelo que presenten pequeños redondeos o curvaturas. |
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Activar siempre la opción "Smooth Surface" ya que en general esta opción mejora la calidad de la malla. |
Opciones Generales de Mallado
4. Tipo de Solver:
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Si se dispone de un ordenador con suficiente memoria RAM, se recomienda utilizar siempre el "Direct Matrix Solver" para resolver problemas Magnetostáticos. |
5. Flujo de Trabajo:
La siguiente imagen muestra el diagrama de
operaciones a seguir para definir con éxito un modelo de ElectroMagnetismo en COSMOS/EMS:
Diagrama de Flujo de COSMOS/EMS
