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Hallo lieber Helfer,

ich möchte eine Induktionsheizung mit Emag in 3D simulieren.

Momentan versuche ich die Stromdichte und das B-Feld um einen einfachen Rundleiter zu berechnen.

Das Problem ist, dass die Erwärmung bei relativ hohen Frequenzen (1-3 Mhz) stattfinden soll und damit extrem geringe Skin-Tiefen (~ 40 µm bei Kupfer) auftreten.

Das Netz muss also, schon im Drahtinneren, einige Größenordnungen überspringen damit die Problemgröße nicht explodiert. Leider habe ich das bis jetzt nicht hinbekommen.

Ich nehme das Element Solid117, keyopt=1, analysetyp static/harmonic. Ist das noch OK bei 1 Mhz ? was würdet ihr sonst empfehlen ?

Den Drahtrand habe ich mit "Inflation" verfeinert. Leider entstehen dann degenerierte Elemente und die Lösung sieht extrem unglaubwürdig aus. Ich kann den Übergang aber nicht weicher machen, da schon mein einfaches Testbeispiel dann zu groß würde.     

Was kann man da machen? Hat jemand eine Idee?

Danke Danke

Gruß Robert

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Stromführende Bereiche sollten, wenn irgendwie möglich, mit Hexaedern (Rechtecken) vernetzt werden. Dazu kann der Leiter durch mehrere Volumen modelliert werden. Wenn ein Volumen die Schicht der zu erwartenden Eindringtiefe abbildet, lässt sich das mit Hexaedern vernetzen. Die inneren nicht stromführenden Bereiche können dann recht grob auch mit Tetraedern vernetzt werden.
(Das Prinzip ist im Band 4 Elektrotechnik von FEM für Praktiker unter 1.3 Vernetzung für Stromverdrängungsprobleme aufgezeigt.)
Mit der Dicke einer solchen Schicht kann experimentiert werden, um zu überprüfen, wie stark ihr Einfluss ist.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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mesh.jpg

Hallo Wolfgang Schätzing,

ja auf diesem Weg war ich schon aber trotzdem vielen Dank. leider wird das Problem dann immer noch sehr/zu groß. der einfache Draht im Bild ist eigentlich noch nicht fein genug und hat trotzdem schon eine halbe Million Knoten.

Ich versuche jetzt das Drahtinnere nicht zu vernetzen, bin mir aber nicht sicher, ob das dann noch äquivalent zum vollen Draht bzgl. B und J Feld ist.

Schöne Grüße
Robert

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Hallo,

Ne halbe Millionen ist doch ein Witz für eine zeitgemäße Workstation. 

Deine Randschicht scheint in ihrer Dimension und Vernetzung noch start optimierbar.

Mach doch zunächst, wie Wosch schon empfohlen hat, einige Berechnungen in 2D oder auch 3D mit einem kurzen Stück und beobachte den Einfluß.

Grüße,

Jörg

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Die größtmögliche Geschwindigkeit ist die Dunkelgeschwindigkeit, denn so sehr sich das Licht auch anstrengt, die Dunkelheit war schon vorher da.

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Hallo Jörg,
naja eben, eine halbe million ist nicht allzu viel, deswegen ist das ja schon mein Minimalbeispiel mit noch grober Vernetzung und niedrigerer Frequenz. Das eigentliche Modell ist von der Geometrie her (größere Oberfläche) aber viel komplexer und die halbe Million beinhaltet hier noch nichtmal die Luft drum herum.

Wie würdest du noch optimieren ?

Grüße Robert

[Diese Nachricht wurde von fluxfuchs am 10. Feb. 2009 editiert.]

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Prinzipielle Untersuchungen sind ja sehr richtig und wichtig. Aber es kommt darauf an, was man eigentlich untersuchen will. Wenn es bei der induktiven Erwärmung darum geht, wie man die Wärme in das zu erwärmende Gut bekommt und den Strom im Induktor vorgeben kann, braucht ja nur das Werkstück an der Oberfläche fein vernetzt werden. (Dabei genügt zunächst einmal eine fein vernetzte Schicht. Der übrige Inhalt kann dann grob vernetzt werden.)

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Hallo nochmal,

ja ich hätte vielleicht ein bischen mehr zum drumrum sagen sollen. Es geht darum, die Stromverteilung infolge des Skin-Effekt auf der Oberfläche und das resultierende B-Feld zu berechnen. Dabei spielt die exakte Stromverteilung auf der Oberfläche eine entscheidende Rolle. Ich muss also den Skin Effekt im Induktor und im Werkstück exakt berechnen.

Grüße, Robert

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Hallo fluxfuchs

ich arbeit auf dem gleichen Feld. Induktionsrwärmung von Bauteilen. Die Erfahrung hat gezeigt, dass wenn es dir nur um eine qualtitative Aussage über die Stromverteilung in der Zieloberfläche geht, eine ausreichend feine Vernetzung wichtig ist. Ich habe in WB sehr gute Erfahrungen mit einer nachträglichen Netzverfeinerung in der Zieloberfläche gemacht. Alternativ kannst du natür auch wie von wosch vorgeschlagen das Ganze in mehrere Volumen aufteilen und so eine feine Vernetzung erzwingen. Habe diese Methode ebenfalls schon angewendet, ist zwar etwas aufwändiger in der Modelerstellung klappt aber sehr gut.

Wenn es dir aber um eine exakte Aussage über die einkoppelte Energie bzw. die durhc die Wirbelstromverluste erzeugte Erwärmung geht dann musst du die Zieloberfläche erheblich feiner vernetzen. Unserer Erfahrun nach min. 5-fache Sikintiefe mit einer Elemtgröße von je 0,5-facher Skintiefe.

Da bietet sich ein vereinfachtes 2D-Modell in Classic an.

Ich hoffe das hilft dir weiter.

Grüß Till

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“Damit aus einem schlechten Tag ein miserabler wird, verbringe ihn damit, das Unmögliche zu wollen.”

   

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Hallo Till,

vielen Dank für deine Antwort. Ich habe es aber mittlerweile aufgegeben das Problem mit der WB bzw. FEM zu lösen. Bei meiner Geometrie und Problemgröße sind Elementgrößen von 0.5 facher Skintiefe ein Ding der Unmöglichkeit, auch mit noch so intelligenter Vernetzung, und ich brauche schon zumindest qualitativ ziemlich genaue Ergebnisse.

Ich benutze jetzt eine HF BEM Software und habe das Problem damit im Prinzip gelöst.

Ich finde im HF EM Bereich gibt es in der WB noch einiges zu tun - auch der support von ansys ist da eher mau.

Viele Grüße fluxfuchs

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