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COMSOL MULTIPHYSICS 5.2a 发布亮点

AC/DC 模块更新

COMSOL Multiphysics® 5.2a 版针对“AC/DC 模块”的用户引入了 Jiles-Atherton 材料模型，用于真实模拟变压器核心和电动机等设备、更新了“磁屏蔽”边界条件以支持带磁饱和效果的非线性材料，并且改进了“线圈”特征等。查看以下详细信息来了解“AC/DC 模块”的所有更新。

磁滞 Jiles-Atherton 材料模型

磁滞 Jiles-Atherton 材料模型可捕获铁磁体材料的重要属性，以真实建模变压器核心和电动机等设备。可在磁场物理场接口（磁矢势）、磁场，无电流接口（磁标势）和旋转机械，磁接口中使用这个特征。它还支持完全各向异性（矢量）磁滞建模。

显示磁滞 Jiles-Atherton 材料模型用法的“App 库”示例的路径为：

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling

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带饱和效应的磁屏蔽

“磁屏蔽”边界条件已通过使用非线性 BH 曲线添加对磁饱和建模的支持得到加强，可在磁场物理场接口（磁矢势）、磁场，无电流接口（磁标势）和Magnetic and Electric Fields接口（磁矢势和磁标势）中使用。例如，在为敏感电子产品（例如，光电倍增管）设计薄的高磁导率屏蔽层时，这种效应尤其重要。这种屏蔽层很容易超出饱和限制，屏蔽效能大幅下降。

下图显示经受 0.95 mT 均匀垂直磁通密度的半径为 0.5 m、厚度为 0.5 mm 的球形镍钢超导磁合金的屏蔽层。切面和箭头绘图显示磁通密度分布。球的右半部分的曲面图（考虑到显示效果已移除并移动位置）显示镍钢超导磁合金层内的磁通密度。球的左半部分的曲面图（考虑到显示效果已移除并移动位置）显示表示饱和级别的层中的微分相对磁导率，饱和级别从接近水平中面的 100% 饱和（统一）到上部和下部的不饱和（较高的值）。

“磁屏蔽”边界条件可建模镍钢超导磁合金球的屏蔽能力。 “磁屏蔽”边界条件可建模镍钢超导磁合金球的屏蔽能力。
“磁屏蔽”边界条件可建模镍钢超导磁合金球的屏蔽能力。

合并、更新及增强的线圈特征

磁场及磁场和电场物理场接口中的“单匝线圈”和“多匝线圈”特征已合并为一个“线圈”特征。合并后工作流程更精简，也更灵活：

  • “线圈几何分析”前处理步骤现在可以处理单导体（之前称为“单匝”）三维线圈，可以将任意形状的导体建模为磁场接口的激励源，比单匝线圈的收敛属性更好。
  • 除了域线圈，“线圈几何分析”特征现在还支持边界线圈。
  • 带电压激励的单导体线圈现在可以在瞬态研究（在磁场物理场接口中）中求解。
  • 单导体线圈现在将其激励用作外部电场，在整个几何中提供具有物理意义的电场。
使用应用于边界的新“线圈”特征建模的横截面不均匀的波纹状、薄直流多匝线圈。此绘图显示线圈边界上的表面电流密度和方向，以及水平中面（二维移动部分）中的磁通密度和垂直中面中的箭头。 使用应用于边界的新“线圈”特征建模的横截面不均匀的波纹状、薄直流多匝线圈。此绘图显示线圈边界上的表面电流密度和方向，以及水平中面（二维移动部分）中的磁通密度和垂直中面中的箭头。
使用应用于边界的新“线圈”特征建模的横截面不均匀的波纹状、薄直流多匝线圈。此绘图显示线圈边界上的表面电流密度和方向，以及水平中面（二维移动部分）中的磁通密度和垂直中面中的箭头。
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域终端

现在可以在域级别使用电流和静电物理场接口中的“终端”特征。对于在边界级别使用终端时可能涉及选择大量边界的复杂几何电极，这个功能非常方便。不会求解终端域选择中电势的未知变量，而是用一个变量代替。这在通过几何处理的有限厚度建模电极时非常有用。

AC/DC“App 库”中的“可调电容器”模型已更新，通过使用域终端这个新功能，以前版本中建模时需要选择 50 多个边界的操作减少为对一个域的选择操作。 AC/DC“App 库”中的“可调电容器”模型已更新，通过使用域终端这个新功能，以前版本中建模时需要选择 50 多个边界的操作减少为对一个域的选择操作。
AC/DC“App 库”中的“可调电容器”模型已更新，通过使用域终端这个新功能，以前版本中建模时需要选择 50 多个边界的操作减少为对一个域的选择操作。

互电容 (SPICE) 矩阵输出

“全局矩阵计算”特征“变换”列表中的新选项可以从 Maxwell 电容矩阵转换为互电容矩阵（也称为 SPICE 电容矩阵），反之亦然。Maxwell 电容矩阵通常获取自静电场仿真的直接输出，而互（或 SPICE）电容矩阵更适合在电路仿真中使用。此功能在为静电仿真执行终端扫描后才可用。向之前可用的转换列表中添加了新选项，包括导纳 (Y)、阻抗 (Z) 和 S 参数 (S) 矩阵之间的转换。
用于在电容矩阵的两种常见格式之间转换的新选项。 用于在电容矩阵的两种常见格式之间转换的新选项。
用于在电容矩阵的两种常见格式之间转换的新选项。

更新的教程模型：矢量磁滞建模

此基准模型可重现测试电磁分析方法 (TEAM) 问题 32，可计算各向异性磁滞仿真的数值方法。磁滞三柱叠片铁芯受两个线圈产生的时变磁场的影响。Jiles-Atherton 材料模型（现在可在磁场接口中使用）用于模拟材料的响应，重现已发布的实验和数值数据。

线圈由直流电压源激励，这些电压源互相以 90 度角发生相移，创建在芯核部分区域循环的磁场。应用的磁场主要以 xy 平面为导向，而材料为各向异性，因此，对沿 x 或 y 方向的磁场的反应不同。

需要使用矢量磁滞模型才能准确地模拟瞬态场，磁滞现象通过将磁通密度绘制为一个交流周期（相对于一个磁滞循环）的磁场的函数来显示。在应用“磁标势场度规修复”特征的情况下，使用直接求解器 (PARDISO) 代替默认的迭代求解器。

“App 库”路径：

ACDC_Module/Other_Industrial_Applications/vector_hysteresis_modeling

矢量磁滞模型，显示（从左上方顺时针方向）磁通密度绘图、磁滞曲线绘图、感应电压的谐波污染绘图以及 By 与 Bx 的磁通量绘图。 矢量磁滞模型，显示（从左上方顺时针方向）磁通密度绘图、磁滞曲线绘图、感应电压的谐波污染绘图以及 By 与 Bx 的磁通量绘图。
矢量磁滞模型，显示（从左上方顺时针方向）磁通密度绘图、磁滞曲线绘图、感应电压的谐波污染绘图以及 By 与 Bx 的磁通量绘图。