電磁気学のマリチフィジックス
2011.7.30 Multiphysics with Electromagnetics
これらのニュースの利用に加えて、もちろん、ADINA-EMのために何百もの検証を実施しんました。 これらの幾つかは、検証問題マニュアルにあります。以下にADINA-EMを用いて計算すること のできる問題の種類の図としてこれら3つの問題を提示します。
もちろん、これらは解析解と比較することにできる小さな検証問題です。 これらの問題の詳細は検証問題マニュアルにあります。
1.導電ブロックないの3次元静電磁界
この最初の例題では、ポテンシャルベースのA-φ法で3次元静電磁界を解きます。 図1は、固体ブロックの上下面で電位差を与えると電流密度と電界が生じることを表しています。
図1 最初の問題:境界条件の図
図2は、電気ポテンシャル(左)と磁気ベクトルポテンシャル(右)を表示しています。
また、図3には、ADINA-EMで得られた結果と解析解を比較してあります。 ADINA-EMの結果は、理論値に完全に一致しています。
図2 最初の問題:電気ポテンシャル(左)と磁気ベクトルポテンシャル(右)
図3 最初の問題:ADINA-EMと解析解 電気ポテンシャル(左)と磁気ベクトルポテンシャル(右)
2.円管の高周波電磁場解析
円管内の調和変動する電界と磁界の計算はADINA-EMではE-H法で計算します。 図4をご覧下さい。円管の導電ブロックは調和変動する磁界にさらされ、 内部の材料の電磁効果を計算するのに円管の内面にインピーダンス境界を課します。 調和変動する磁界が課されることで調和変動する電界が誘導され、同様に磁界も誘導されます。
図4 2番目の問題:境界条件の図
図5は電界の実部と虚部のベクトルプロットです。図6は磁界の実部と虚部の図です。
図5 2番目の問題:電界;実部(左)と虚部(右)
図6 2番目の問題:磁界;実部(左)と虚部(右)
同様にADINA-EMの結果は解析解と比較してあります。図7と図8をご覧下さい。 ADINA-EMの結果は、粗いメッシュを用いたにも関わらず解析解とほとんど一致しています。
図7 2番目の問題:ADINA-EMと解析解、電界;実部(左)と虚部(右)
図8 2番目の問題:ADINA-EMと解析解、磁界;実部(左)と虚部(右)
3.導電流体ないのローレンツ力;調和変動する3次元の電界と磁界
最初の例題を使って同じ形状モデルですが、図9で示されるようにブロックの内部を 上方向に伝導流体が流れるマルチフィジクスの例題です。ポテンシャルベースA-φ法 による調和解析を実行します。時間平均のローレンツ力が流体の流れを計算するのに 流体モデルに結合されます。
図9 3番目の問題:境界条件の図
図10?12はADINA-EMと解析解を比較したものです。図10は電気ポテンシャルの解を 与えています。図11は、領域内の磁気ベクトルポテンシャルの実部と虚部を表して います。図12は磁気ポテンシャルの実部と虚部の理論解とADINA-EMを比較しています。
図10 3番目の問題:電気ポテンシャルのバンド表示、実部(左);ADINA-EMと解析解(左)
図11 3番目の問題:磁気ベクトルポテンシャル;実部(左)と虚部(右)
図12 3番目の問題:ADINA-EMと理論解、磁気ポテンシャル;実部(左)と虚部(右)
図13は、流れ方向に沿った圧力分布(左)と計算された流体の圧力と理論解の比較(左)を 示しています。これら電磁界と流体の流れは理論解とよく一致しているのがわかります。
図13 3番目の問題:流れに沿った圧力分布のバンド表示(左);ADINAと解析解(右)
ADINAのプログラム群にADINA-EMが加わったことでユーザーの皆様方にはより多くの 興味のある利用が行えことをうれしく思います。
Reference
C.A. Balanis, Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley & Sons, New York, 1989.
P.A. Davidson, An Introduction to Magnetohydrodynamics, Cambridge University Press, 2001.
keywords:
ADINA-EM、電磁界、マルチフィジクス、流体流れ、静解析、調和変動、高周波、電気ポテンシャル、 磁気ポテンシャル、電界、磁界、ローレンツ力、インピーダンス境界