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Calculs électromagnétiques


Les points forts de QuickField™ sont sa rapidité, sa version gratuite, ses fonctions import-export,
sa facilité d'utilisation, ses couplages , son interface programmable...son prix !



Note : Bleu : en passant la souris une information apparaît. Vert : vers un lien interne. Orange : vers un lien externe.

 
Généralités

Le module Transient Electric est une extension des modules Electrostatics , DC Conduction et AC conduction .



Contrairement à la problématique de l'électrostatique une densité de charge ne peut être une source, cependant :
  • Le potentiel d'une électrode ou une densité de courant induite
        peuvent être fonction arbitraire du temps.
  • les matériaux diélectriques peuvent être modéremment conducteurs
        pour prendre en compte les pertes diélectriques.
  • La conductivité et la permittivité d'un matériau
        peuvent varier avec le champ électrique
Exemples

Générateur HT ultra-rapide

générateur d'impulsion ultra rapide pour la haute tension


 
Matériaux

Les propriétés des matériaux sont définis dans les éléments géométriques appelés "blocks". Ces propriétés sont accessibles d'un simple "clic droit" (voir image ci-contre).

Caractéristiques

  •   Permittivité linéaire isotrope ou anisotrope
  •   Permittivité non linéaire
  •   Conductivité linéaire isotrope ou anisotrope
  •   Conductivité non linéaire
  •   Coordonnées cartésiennes ou polaires ( matériau anisotrope )
  •   Editeur de courbe (caractéristique non linéaire)

 

Sources

Les sources d'énergie électriques sont définis dans les "edges". Ces propriétés sont accessibles d'un simple "clic droit" (voir image ci-contre).

Caractéristiques

  •   Source de tension
  •   Source de courant défini par une densité de courant
  •   Utilisation de fonctions pour la source

Interface de définition matériaux électriques

Définition matériau pour l'analyse par conduction

Définition de sources électriques  

Définition de sources : courant et tension


 
Conditions limites

Les conditions limites permettent de définir les comportements des champs ou leurs conséquences selon le milieu aux frontières des domaines géométriques.

Entités "edges"

  •   Conducteur flottant
  •   Conditions périodiques

Entités "vertex"

  •   Potentiel
  •   Courant externe
  •   Utilisation de fonctions pour la source



Conditions limites surfaciques ( segment ou "edges")

Définition de sources : courant et tension

Conditions limites linéiques ( point ou "vertex")  

Conditions limites linéiques


 
Résultats visuels

Le postprocesseur permet de visualiser qualitativement les premiers résultats de simulation . Un simple "clic droit" accède à une fenêtre permettant de choisir la quantité à visualiser.

Fonctionnalités

  •   Equipotentielles
  •   Vecteurs de E
  •   Vecteurs de D (Déplacement)
  •   Densité du courant actif
  •   Densité du courant de déplacement
  •   E, Ex, Ey ou Er, Eθ
  •   D, Dx, Dy ou Dr, Dθ
  •   Champ de gradient, G, G1 ou G2
  •   Courants itotal, idéplacement
  •   Pertes par effet Joule
  •   Permittivité
  •   Conductivité
  •   Densité d'énergie

Postprocesseur - visualisations des résultats

Post-processeur : résultats visuels


 
Résultats numériques géométriques (valeurs locales)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement point par point les premiers résultats de simulation. Un pointage par sonde permet d'afficher les résultats dans une fenêtre spécifique.

Fonctionnalités (valeurs instantanées à un temps t)

  •   Coordonnées cartésiennes
  •   Coordonnées radiales
  •   Tension U
  •   E et ses components
  •   D et ses components
  •   G (gradient du champ E) et ses components
  •   Currents densities
  •   Pertes par effet Joule
  •   Conductivité
  •   Permittivité
  •   Densité d'énergie

Postprocesseur - valeurs locales

Post-processeur : résultats numériques par points


 
Résultats numériques (valeurs intégrales)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement les premiers résultats de simulation après la création d'un contour. Un simple "clic" dans la fenêtre du calcul d'intégrale (" Integral calculator ") donne la (ou les) valeur(s) recherchée(s).

Fonctionnalités

Intégrales surfaciques Intégrales volumiques

  •   Longueur
  •   Surface
  •   Charge électrique
  •   Courant actif
  •   Courant réactif
  •   Force mécanique
  •   Energie surfacique
  •   Diff. de potentiel
  •   Potentiel surf. moyen
  •   Intégrale surf. de E
  •   Intégrale lin. de D
  •   …

  •   Longueur contour, surface, volume
  •   Charge électrique
  •   Courant actif
  •   Courant réactif
  •   Puissance active volumique
  •   Puiss. réactive dans un volume
  •   Force mécanique
  •   Energie du champ électrique
  •   Pertes par effet Joule
  •   Diff. de potentiel
  •   Potentiel surf. moyen
  •   Intégrale volumique de E
  •   Intégrale volumique de D
  •   …

Postprocesseur - valeurs intégrales

Transient electric : résultats numériques par intégration


 
Résultats numériques (valeurs en tableaux ou courbes)

Le postprocesseur permet de visualiser quantitativement les premiers résultats de simulation après la création d'un contour sous forme de courbe ou de tableau.

Valeurs disponibles

  •   Longueur, x, y, r, θ (tableau)
  •   Composantes Nx, Ny du vecteur normalisé (tableau)
  •   Champ électrique E et ses composantes (tableau + courbe)
  •   Champ de gradient G et ses composantes (tableau + courbe)
  •   Vecteur de déplacement D et ses composantes (tableau + courbe)
  •   Densité du courant (tableau)
  •   Densité du courant de déplacement (tableau)
  •   Puissance thermique (Joule) (tableau + courbe)
  •   Densité d'énergie W (J/m³) (tableau + courbe)
  •   Permittivité ε (tableau)
  •   Conductivité σ (tableau)

Postprocesseur - tableaux et courbes disponibles

Post-processeur : tableaux et courbes


Résultats numériques (Courbes disponibles en fonction du temps pour un vertex , un edge ou un block )

Pour un point défini par une sélection ponctuelle : Tension, densité d'énergie, chaleur par effet Joule, conductivité, densités de courant, permittivité, champ de gradient, modules des champs E et D.

Avec contour surfacique en fonction du temps et calcul d'une intégrale sur le contour : Charge électrique, courant actif, courant réactif, force mécanique, énergie surfacique, différence de potentiel, potentiel moyen, intégrale sur un contour du champ E , intégrale sur le contour du champ D.

Avec contour volumique en fonction du temps et calcul d'une intégrale sur le contour : Charge électrique, courants actif et réactif à travers la surface du volume, puissance active et réactive, force mécanique, énergie du champ électrique, énergie surfacique, différence de potentiel, potentiels surfacique et volumique moyen, valeur efficace des champ E et D , intégrale surfacique (flux) du champ E, intégrale sur le contour du champ D.


 
Fonctions spécifiques

Certaines fonctions du postprocesseur utilisent les données de celui-ci pour obtenir des informations complémentaires.

Calcul de capacité

  •   Par la relation charge-tension : Q = C×V
  •   Par la méthode énergétique : W = (C*V²)/2
  •   Définition de l'inductance par surfaces pré-définies
  •   Définition de la charge par blocs pré-définis


" Capacitance wizard "

Post-processeur : calcul de condensateur



Calcul d'harmoniques

  •   Grandeurs concernées : idem courbes
  •   Représentation graphique discontinue
  •   Représentation graphique continue
  •   Représentation sous forme de table
  •   Simple ou demi-période

" Harmonics "

Post-processeur : calculs d'harmoniques


Animation

  •   une image par "timestep"
  •   Démarrage manuel, arrêt manuel ou automatique
  •   Réglage de la vitesse de défilement

" Animation "

Post-processeur : animations

 
Couplage et export

La recherche d'un design optimal ne se résume pas à optimiser une seule caractéristique. QuickField™ permet d'importer des résultats (thermiques ou mécaniques des modules DC, AC ou Transient) calculés dans d'autres problèmes. Il est ainsi possible d'étudier les conséquences d'un échauffement externe (conditions ambiantes) et interne (effet Joule) d'un bobinage.

Fonctionnalités

  •   Import dans le module Linear Stress des forces magnétostatiques
  •   Import dans le module Static Heat Transfer des pertes Joule
  •   Import dans le module Transient Heat Transfer des pertes Joule
  •   Export des grandeurs parmi celles pouvant être définies par
      une courbe (A, B, Bx, By, Bn, Bt, H, Hx, Hy, Hn, Ht, μ, w)
  •   Export des grandeurs ci-dessus selon une trame rectangulaire
      ou suivant le maillage au format texte.
  •   Export de la géométrie au format DXF
  •   Export d'images aux format bmp, gif, tiff, jpeg et png
  •   Export d'une description du maillage au format txt

Principe du couplage

Couplage avec Quickfield



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