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优化 博客文章

如何优化电磁线圈的间距

2017年 4月 20日

在设计电磁线圈时,我们可能想要调整线圈的位置,以便在特定的空间区域内获得所需的磁场强度。这可以使用 COMSOL Multiphysics® 软件附加的“AC/DC 模块”和“优化模块”产品,结合参数和形状优化来实现。接下来,让我们看看如何操作。 初始线圈设计和优化问题 假设我们的任务是设计一个线圈,使沿着部分中心线的磁场尽可能接近目标值。我们在之前的博客文章中介绍过,可以通过调整每匝线圈的电流来实现,但是,文中讨论的方法要在设计方案中为每匝线圈设计单独的电流控制。其实,我们可以对整个线圈使用单一的电流控制,并沿轴向调整线圈的间距来实现。 10 匝轴对称线圈。目标是改变中心线(绿色)处的磁场。 上图所示的线圈就是我们将要分析的案例。10 匝轴对称线圈由单个电流源驱动; 也就是说,流经每匝线圈的电流相同。最初的线圈设计将直径为 1cm 的线圈间隔为 S0 = 4cm 的距离。由于线圈是轴对称结构(我们仅对关于 z = 0 平面对称的解感兴趣),我们可以使用下图所示的简化计算域。 计算模型。我们想要改变五个线圈的位置和线圈电流。 我们的优化目标是通过改变五个线圈的线圈电流和 z 位置,使沿着一部分中心线的 Bz 场尽可能接近期望值 B0。每个线圈可以移动的距离为 ,相邻线圈之间必须存在 G0 的间隙,因此第一个线圈的偏移量具有不同的下限。我们还需要对峰值电流进行约束,将电流限制在大于零的范围内。虽然从物理上讲,没有必要将电流限制在大于零的范围内,但这样做是一个很好的优化建模的技巧,因为这样可以保持受限的设计空间更小。 更正式地讲,这些陈述可以写成: \begin{aligned}& \underset{I, \Delta Z1, \ldots ,\Delta Z5}{\text{minimize:}}& & \frac{1}{L0} \int0^{L0} \left( \frac{Bz}{B0} -1 \right) ^2 d l \\end{aligned} \begin{aligned} & \text{subject to:}& & -(S0-G0)/2 \le \Delta Z1 \leq \Delta Z{max} \\end{aligned} \begin{aligned} & & & -\Delta Z{max} \leq \Delta Z2, \ldots ,\Delta Z5 \leq \Delta Z{max} \\end{aligned} \begin{aligned} & & & G0 \le (Z5-Z4) \\end{aligned} \begin{aligned} & & & […]

优化电磁线圈电流的 3 种方法

2017年 4月 10日

如果使用 COMSOL Multiphysics® 软件及其附加的 AC/DC 模块与优化模块进行电磁线圈设计,您将能够快速地提出优化的迭代设计。今天,我们将研究如何通过改变线圈的驱动电流来设计线圈系统,以实现所需的磁场分布,并介绍三种不同的优化目标和约束条件。如果您对线圈模拟或优化感兴趣,这篇博客将满足您的好奇心!

如何在仿真研究中使用声学拓扑优化

2016年 11月 3日

今天,瑞声达听力集团的客座博主 René Christensen 跟我们一起讨论声学拓扑优化的重要性,以及如何在 COMSOL Multipysics 中应用声学拓扑优化。 拓扑优化是一种强大的工具,通过使用这种工具,工程技术人员能够找到与其应用相关的问题的最佳解决方案。本文中,我们将深入研究声学方面的拓扑优化,以及如何最优分配声介质来获得所需的响应。下面几个例子将进一步说明这种优化技术的潜力。

利用形状优化来设计新结构

2015年 12月 29日

设计新的结构时,你是否曾经对如何获得最优形状感到迷茫?如果是这样,那么你一定会乐意学习一种非常有用的称为“形状优化”的技术,拥有了这项技术,你的 COMSOL Multiphysics 建模技能就又提高了一步。今天我们将探讨形状优化的概念,并借助一个典型案例来演示其用法。

利用形状优化功能改变模型尺寸

2015年 12月 24日

在这篇博客文章中,我们将介绍形状优化的概念,即利用分析敏感性的方法来调整零件尺寸。如果您计划改进单个目标函数,或者修改一组几何参数和约束,可以使用 COMSOL Multiphysics 中的“优化模块”和变形几何 接口来发现最优结构,而无需重新剖分网格。我们来了解一下吧!

TNO 推动 3D 打印中的虚拟材料设计的发展

2015年 12月 23日

一直以来,在 COMSOL 博客及科技界中 3D 打印(增材制造)都是一个热门话题。科技创新进一步推动了该项技术的发展,拓展了它在不同领域中的研究、制造及设计应用。借助 COMSOL Multiphysics 的强大功能,荷兰应用科学研究部(TNO)的科技人员正在研究 3D 打印在材料设计领域的应用前景。

借助拓扑优化找出结构的最优设计

2015年 9月 23日

想想第一批设计桥梁的建筑师们,他们肯定经历了许多次的尝试和失败,才做出了能让人们安全通过水面的设计。当然,如果当时有计算机的话,他们将能通过 COMSOL Multiphysics 和优化模块来极大地简化这一过程。讨论建筑及桥梁的优化之前,让我们先来探讨如何借助拓扑优化找出简支梁的最优设计。

支架的结构优化研究

2015年 9月 11日

减重是许多应用的关键设计目标,这尤其体现在汽车行业,轻质材料有利于推动节能汽车的发展。当然,维持这些材料的结构完整性是一个需要着重考虑的问题。今天,我们将向您展示应对这一挑战的有力工具——仿真。


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