用于感应加热的复杂形状线圈的三维几何优化
Application ID: 58051
本模型的特点是对形状复杂的线圈进行几何优化，该线圈与感应加热应用中的线圈类似。 本例在 COMSOL Multiphysics 中建立了完整的几何结构并进行参数化（利用“几何零件”；几何构造需要“设计模块”）。 优化目标是控制磁通量，通过标准的内置 COMSOL 优化功能实现。 其中给出指定电流，一个圆柱形域指定“目标区域”，其中的场必须尽可能均匀；另外两个圆柱形域指定“抑制区域”，其中的场必须最小化。需要形状复杂的线圈才能满足这些要求。
为了提高三维优化的性能，模型中建立了特殊的公式来描述磁场：“磁场”接口与“磁场，无电流”进行耦合，后者的“磁标势不连续性”用于实现等效的“单导体线圈”，而不需要“线圈”特征本身（以及关联的“线圈几何分析”）。此公式非常准确，完全能够包含三维涡流。
为了表示真实的工作流程，我们首先使用二维轴对称截面对线圈进行近似（模型 [01]），其中第一匝和最后一匝线圈（三维几何中的半开放线圈）由参数模拟。使用二维轴对称分析的输出作为在模型 [02] 中执行的三维优化的初始猜测值；此外，还将一个控制变量固定为其最大允许值。其中使用 Nelder-Mead 进行三维优化，在二维轴对称中，则使用基于梯度的 SNOPT 和“动网格”。 最后，在模型 [03] 中使用标准的“磁场+单导体线圈”接口对优化几何的结果进行验证。
本例包含演示文稿和三个模型：
• 01. 初步二维优化
• 02. 三维优化，其中对以下各项进行比较：
o 标准线圈，各匝线圈形状相同
o 二维轴对称优化线圈的三维等效线圈
o 全三维优化
• 03. 根据其他两种实施情况来验证结果：
o 磁场 + 单导体线圈
o 磁场公式 + 磁场，无电流（具有“磁标势不连续性”）
案例中展示的此类问题通常可通过以下产品建模:
您可能需要以下相关模块才能创建并运行这个模型，包括：
建模所需的 COMSOL® 产品组合取决于多种因素，包括边界条件、材料属性、物理场接口及零件库，等等。不同模块可能具有相同的特定功能，详情可以查阅技术规格表，推荐您通过免费的试用许可证来确定满足您的建模需求的正确产品组合。如有任何疑问，欢迎咨询 COMSOL 销售和技术支持团队，我们会为您提供满意的答复。