- •Содержание
- •Соглашения
- •Приступая к работе
- •Окно программы автозапуска
- •Работа с программой установки
- •Пароль
- •Изменение, Восстановление и Удаление ELCUT
- •Установка нескольких версий ELCUT
- •Настройка
- •Первое знакомство
- •Приемы управления окнами
- •Обзор основных типов задач
- •Магнитостатика
- •Нестационарное магнитное поле
- •Магнитное поле переменных токов
- •Электростатика
- •Растекание токов
- •Теплопередача
- •Задачи теории упругости
- •Описание задачи
- •Ввод параметров задачи
- •Задание связи между задачами
- •Настройка временных параметров задачи
- •Выбор единиц измерения длины
- •Полярные и декартовы координаты
- •Описание геометрии задачи
- •Терминология
- •Создание нового ребра
- •Создание новой вершины
- •Выделение объектов
- •Дублирование или перемещение объектов
- •Удаление объектов
- •Параметр дистанции притяжения
- •Настройка отмены
- •Отменяемые операции
- •Настройка изображения в окне модели
- •Масштабирование изображения
- •Управление видимостью дискретизации модели
- •Сетка привязки
- •Копирование изображения
- •Ввод параметров задачи
- •Ввод свойств метки
- •Ввод свойств метки в задаче магнитного поля переменных токов
- •Ввод свойств метки в задаче электростатики
- •Ввод свойств метки в задаче растекания токов
- •Ввод свойств метки в задаче расчета температурного поля
- •Ввод свойств метки в задаче теории упругости
- •Периодические граничные условия
- •Работа с кривыми
- •Формулы
- •Использование формул
- •Синтаксис
- •Константы
- •Встроенные функции
- •Примеры
- •Решение задач
- •Анализ результатов решения
- •Отображаемые физические величины
- •Задача электростатики:
- •Задача магнитостатики и нестационарного магнитного поля:
- •Задача расчета магнитного поля переменных токов:
- •Задача растекания тока:
- •Задача расчета температурного поля:
- •Задача теории упругости:
- •Возможности представления картины поля
- •Формирование картины поля
- •Масштабирование
- •Выбор момента времени
- •Панель калькулятора
- •Мастер вычисления параметров
- •Мастер индуктивности
- •Мастер емкости
- •Мастер импеданса
- •Редактирование контуров
- •Графики
- •Выбор изображаемых величин
- •Вычисление интегралов
- •Вычисляемые физические величины в электростатике:
- •Вычисляемые физические величины в задачах растекания токов:
- •Вычисляемые физические величины в задачах теории упругости:
- •Вывод результатов в таблицу
- •Столбцы
- •Строки
- •Таблицы и Графики во времени
- •График во времени
- •Кривые на графике во времени
- •Таблица во времени
- •Траектории заряженных частиц.
- •Основы теории
- •Работа с траекториями частиц
- •Печать результатов анализа
- •Надстройки
- •Некоторые более сложные возможности
- •Добавление, удаление и редактирование свойств надстроек
- •Программирование надстроек
- •Диалог Параметры надстройки
- •Установки
- •Описание
- •Диалог Пункт меню для надстройки
- •Теоретическое описание
- •Магнитостатика
- •Источники поля
- •Граничные условия
- •Постоянные магниты
- •Вычисляемые физические величины
- •Вычисление индуктивностей
- •Нестационарная электромагнитная задача
- •Источники поля
- •Граничные условия
- •Постоянные магниты
- •Вычисляемые физические величины
- •Магнитное поле переменных токов
- •Источники поля
- •Граничные условия
- •Вычисляемые физические величины
- •Вычисление импеданса
- •Электростатика
- •Источники поля
- •Граничные условия
- •Вычисляемые физические величины
- •Вычисление емкости
- •Задачи растекания токов
- •Источники поля
- •Граничные условия
- •Вычисляемые физические величины
- •Источники тепла
- •Граничные условия
- •Вычисляемые физические величины
- •Задачи теории упругости
- •Перемещения, напряжения, деформации
- •Температурные деформации
- •Внешние силы
- •Условия закрепления
- •Вычисляемые физические величины
- •Связанные задачи
- •Учет джоулевых потерь в тепловой задаче
- •Учет распределения температур в задаче теории упругости
- •Учет магнитных сил в задаче теории упругости
- •Учет электростатических сил в задаче теории упругости
- •Примеры
- •Magn1: Нелинейный постоянный магнит
- •Magn2: Плунжерный электромагнит
- •Magn3: Подковообразный постоянный магнит
- •Magn4: Электрический двигатель
- •Perio1: Периодическое граничное условие
- •TEMagn1: Образование вихревых токов в полубесконечном теле.
- •TEMagn2: Образование вихревых токов в двухпроводной линии.
- •Dirich1: Граничное условие, зависящее от времени и координат
- •Задачи магнитного поля переменных токов
- •HMagn1: Проводник в ферромагнитном пазу
- •HMagn2: Симметричная двухпроводная линия
- •Perio2: Линейный электрический двигатель
- •Elec1: Микрополоcковая линия передачи
- •Elec2: Двухпроводная линия передачи
- •Elec3: Цилиндрический дефлектор
- •Heat1: Паз электрической машины
- •Heat2: Цилиндр с теплопроводностью, зависящей от температуры
- •THeat1: Нагрев и охлаждение паза электрической машины
- •Stres1: Перфорированная пластина
- •Coupl3: Распределение температуры в проводнике с током
- •Coupl4: Электромагнит установки Токамак
- •Предметный указатель
240 Глава 10 Примеры
Coupl3: Распределение температуры в проводнике с током
Вычислить распределение температуры в длинном проводнике с током.
Тип задачи:
Осесимметричная совмещенная электротермическая задача.
Геометрия:
Дано:
Диаметр провода d = 10 мм;
Погонное электрическое сопротивление провода R = 3·10−4 Ом/м;
Ток I = 1000 A;
Теплопроводность λ = 20 Вт/K·м; Коэффициент теплоотдачи α = 800 Вт/K·м2; Температура внешней среды To = 20°C.
Задача:
Рассчитать распределение температуры в проводе.
Решение:
Произвольно выберем в качестве модели кусок провода длиной 10 мм. Для ввода данных нам нужен радиус провода r = 5 мм, удельное электрическое сопротивление материала провода:
ρ = πd2 R/4 Ом м,
Связанные задачи |
241 |
и падение напряжения на 10 мм отрезке провода:
∆U = I R l = 3·10−3 В.
Для задачи протекания тока зададим электрические потенциалы на двух боковых сечениях проводника и условие нулевого тока через внешнюю поверхность. Для задачи теплопроводности зададим условие нулевого теплового потока через боковые сечения и условие конвективного теплообмена через внешнюю поверхность.
Сравнение результатов:
Температура на оси проводника:
|
T, °C |
|
|
Теория |
33.13 |
|
|
ELCUT |
33.14 |
|
|
Источник:
W. Rohsenow and H. Y. Choi, "Heat, Mass, and Momentum Transfer", Prentice-Hall, N.J., 1963.
См. задачи Coupl3CF.pbm и Coupl3HT.pbm в папке Examples, соответствующие электрической и температурной частям этой задачи.
242 Глава 10 Примеры
Coupl4: Электромагнит установки Токамак
Соленоидальный электромагнит установки термоядерного синтеза Токамак.
Тип задачи:
Осесимметричная совмещенная магнито-упругая задача.
Геометрия:
Соленоид состоит из 80 сверхпроводящих витков с каналами для жидкого гелия, закрепленных в пластиковой матрице. Ввиду симметрии в модели представлена половина длины магнита.
Целью расчета является изучение магнитного поля соленоида, вызванного протекающим в нем током, а также механического состояния медных проводников и пластиковой матрицы под влиянием магнитных сил.
Задача решается в осесимметричной постановке.
Все размеры указаны в миллиметрах.
Дано:
Данные для магнитной задачи:
Плотность тока в витках катушки j = 3·108 A/м2;
Магнитная проницаемость пластика, проводникового материала и жидкого гелия внутри проводников µ = 1.
Связанные задачи |
243 |
Данные для задачи расчета упругого состояния:
Медные проводники:
Модуль Юнга E = 7.74·1010 Н/м2; Коэффициент Пуассона ν = 0.335;
Предельное допустимое напряжение: 2.2·108 Н/м2.
Пластиковая матрица:
Модуль Юнга E = 2·1011 Н/м2; Коэффициент Пуассона ν = 0.35;
Предельное допустимое напряжение: 1·109 Н/м2.
В папке Examples находятся задача расчета магнитного поля и сил Coupl4MS.pbm, а также задача Сoupl4SA.pbm, в которой проводится анализ напряжений и деформаций в катушках и пластиковой матрице под действием силы Лоренца.