ISSN 0236-235X (P)
ISSN 2311-2735 (E)

Публикационная активность

(сведения по итогам 2017 г.)
2-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,500
2-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,405
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ с учетом цитирования из всех
источников: 0,817
5-летний импакт-фактор РИНЦ: 0,319
5-летний импакт-фактор РИНЦ без самоцитирования: 0,264
Суммарное число цитирований журнала в РИНЦ: 6012
Пятилетний индекс Херфиндаля по цитирующим журналам: 404
Индекс Херфиндаля по организациям авторов: 338
Десятилетний индекс Хирша: 17
Место в общем рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год: 527
Место в рейтинге SCIENCE INDEX за 2017 год по тематике "Автоматика. Вычислительная техника": 16

Больше данных по публикационной активности нашего журнале за 2008-2017 гг. на сайте РИНЦ

Вход


Забыли пароль? / Регистрация

Добавить в закладки

Следующий номер на сайте

4
Ожидается:
16 Декабря 2018

Универсальная система решения задач магнитостатики

Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 1995 год.[ 20.03.1995 ]
Аннотация:
Abstract:
Авторы: Подольский А.В. () - , ,
Ключевое слово:
Ключевое слово:
Количество просмотров: 8874
Версия для печати

Размер шрифта:       Шрифт:

Инженер, проектирующий различные приборы и устройства, основанные на действии статических магнитных полей, традиционно использует два метода: математическое исследование и экспериментирование. Благодаря совершенствованию математического аппарата экспериментирование, связанное с трудоемким и материалоемким изготовлением опытных образцов приборов в процессе их проектирования, сокращается.

Однако это происходит лишь в том случае, когда математика представлена инженеру-приборостроителю в форме пакета программ, позволяющего быстро, естественными и понятными средствами создать в компьютере модель прибора, провести необходимое число аналитических тестов типа "что, если..." и получить результаты в наглядном виде. Пакет VISAGE реализует эту концепцию.

Ряд известных зарубежных фирм [5] занимается созданием пакетов программ, автоматизирующих решение задач магнетизма. Наиболее часто они строят математическую модель на основе метода конечных элементов; кроме того, используются методы граничных элементов, конечных разностей и др.

Предлагаемый пакет программ VISAGE автоматизированного решения трехмерных задач магнитостатики основан на интегральной форме представления уравнений, описывающих нелинейную задачу эллиптического типа [3].

Каждый подход имеет свои преимущества. Интегральная форма привлекательна тем, что уже в самой постановке задачи отсутствуют некоторые элементы, приводящие в дальнейшем к серьезным вычислительным трудностям, особенно важным для трехмерных задач.

1.     В интегральной форме отсутствует необ ходимость замыкания пространства, содержа щего анализируемую конструкцию, какой-либо границей и задания непротиворечивых гранич ных условий.

2.     Исходные уравнения в интегральной фор ме не содержат операторов дифференцирования разрывных функций; таким образом, одним уравнением покрывается вся сложная много связная область, и нет необходимости решать ряд односвязных задач, согласовывая решения на границах.

3. Организация численного интегрирования по произвольно задаваемым поверхностям трехмерных задач намного проще, чем описание границы сеточными элементами согласованным образом для многосвязной области.

Кроме указанных преимуществ, вытекающих из самой сути подхода, в процессе решения большого числа разнообразных задач и в результате проведенных исследований выяснилось следующее.

•  Степень дискретизации элементов, т.е. число подэлементов, которыми надо предста вить реальный объект, для обеспечения удов летворительного качества решения оказьшается существенно меньшей (скорее всего, это связано с тем, что такие трудные для численной реали зации объекты, как разрывные функции, харак терные для рассматриваемой задачи расчета полей во всей области магнитной системы, уже учтены в самой постановке).

•  Отмечено в [1, 2, 4], что если двухмерные задачи теоретически всегда разрешимы, незави симо от типа дискретизации (неудачная или не достаточная дискретизация лишь ухудшит ка чество решения), то этого нельзя сказать о трехмерных задачах. В этом случае при неудач ной дискретизации можно вообще не получить решения. При интегральном подходе получены априорные критерии дискретизации, исключа ющие расхождение итерационного процесса [1,

4].

Детально задача расчета статического магнитного поля магнитной системы произвольного вида с нелинейными характеристиками рассмотрена в [4], где представлена постановка задачи, построен алгоритм ее решения, обсуждены вопросы сходимости итерационного процесса и выбор начального приближения, приведены оценки решения.

Пакет VISAGE включает в себя, согласно принятой терминологии [2], процессор ввода данных, процессор счета и постпроцессор. Процессор ввода данных и постпроцессор являются графическими, интерактивными. Процессор счета также "демонстрирует" свои действия на экране, и вы постоянно видите, чем занят компьютер, и даже можете вмешаться в итеративный процесс вычислений для просмотра промежуточных результатов.

Простой и удобный пользовательский интерфейс соответствует стилю, принятому для персональных компьютеров типа IBM, и основывается на системе меню. Удобство работы в значительной степени обеспечивается тем, что последовательность выбора пунктов меню не является жесткой; что необходимая корректировка данных может быть выполнена в любой момент и счет возобновится не с начала, а с того места, которое диктуется логикой решения задачи; что работа может быть прервана на любой стадии и продолжение может быть осу-

Функции процессора ввода данных и постпроцессора пакета VISAGE

Таблица

Функции процессора ввода данных

Функции постпроцессора

Ввод параллелепипедообразных элементов из магнитомягких и магнитотвердых материалов. Ввод токонесущих элементов (проводников и катушек различных Форм). Цифровой ввод размеров элементов. Плавное перемещение, растяжение, сжатие элементов. Копирование элементов посредством указания местоположения копии, плоскости "отражения" или центра поворота. Взаимная центровка элементов. Стыковка элементов (плотная или с указанием зазора). Вызов "лупы". Организация окон, в которых, отображаются заданные сечения конструируемого объекта. Объемное изображение объекта или его части в различных ракурсах. Выбор марок материалов магнитных элементов по разветвленному каталогу или по кривым намагничивания. Ввод электрических параметров токонесущих элементов. Ввод плоской области наблюдения. Цифровой ввод размеров области наблюдения. Плавное перемещение, растяжение, сжатие области наблюдения.

Организация окон. Графическое цветное объемное представление каждой из компонент векторов Н, В, М как Функции координат плоской области наблюдения (поворачиваемое, каркасное и сплошное); плоское представление "линии рельеФа" при одной Фиксированной координате области наблюдения. Представление численных значений Функций в виде подробных таблиц. Представление численных значении Функций в точках, указываемых пользователем посредством перемещения курсора внутри области наблюдения, отображаемой вместе с соответствующий сечением объекта. Запись композиций кадров представления результатов (количество и размеры окон, номенклатура их содержимого) и последующее их воспроизведение. Справочный просмотр кривых намагничивания, электрических параметров токонесущих элементов конструкции объекта.

ществлено в ходе последующего сеанса работы на компьютере. Гибкая организация решения задач не требует обязательного полного ввода всей номенклатуры данных - программа сама укажет на необходимые действия по вводу. Кроме того, мощная встроенная подсказка избавляет от необходимости каждый раз в случае затруднения брать в руки инструкцию.

Возможности процессора ввода данных и постпроцессора отражены в таблице. Практика показала, что указанные в ней функции являются удобными и в значительной мере необходимыми и достаточными для пользователя. На рисунках 1- 4 показаны примеры кадров экрана пользователя при задании конструкции и вводе магнитных и электрических параметров проектируемого объекта, а на рисунке 5 - пример вида вида экрана, сформированного пользователем для удобства представления и вывода результатов.

Отметим, что магнитные параметры элементов из магнитомягких материалов - основной кривой намагничивания. Пакет VISAGE автоматизирует процесс решения нелинейных задач для трехмерных сред с различными магнитными свойствами. Это задачи расчета и анализа:

-  стационарных магнитных полей устройсл на постоянных магнитах с магнитомягкой ар матурой, элементами из магнитомягких ферри тов и термомагнитных материалов;

-  стационарных магнитных полей устройст с токонесущими элементами типа шин и кат] шек;

-  стационарных магнитных полей уа ройств, состоящих из постоянных магнитов, то конесущих элементов, запитанных постоянны током, магнитомягкой арматуры и магнитом»; ких ферритов;

-  характера растекания стационарного та в проводниках произвольного вида.

Благодаря подобию математических мод лей физических процессов возможно также р шение задач расчета и анализа стационарш тепловых потоков в различных устройствах стационарных потоков жидкости через си произвольной формы с различными свойств) ми.

Пакет VISAGE успешно использовался следующих областях инженерной деятельной

Конструирование магнитных систем СВ1 устройств (циркуляторов, фазовращателей, ве тилей, фильтров и др.). Эти устройства хара теризуются разнообразием конструктивная исполнения, использованием всего спектра магнитных материалов: постоянных магнитов различных катушек и шин, магнитомягкой арматуры, магнитомягких ферритов, термомагнитных материалов.

Конструирование магнитных систем магнитных сепараторов для обогащения руды, очистки взлетно-посадочных полос аэродромов, для пищевой промышленности.

Эти устройства характеризуются требованием получения наибольших усилий и, следовательно, достижения в магнитной системе неоднородных полей.

Конструирование фокусирующих устройств (ламп бегущей волны, клистронов), магнитных систем магнетронов.

Расчет измерителей расхода электроэнергии, использующих эффект растекания тока в проводниках сложной формы.

Расчет и конструирование магнитных систем MRI-томографов на постоянных магнитах и градиентных систем для них. К этим устройствам предъявляется требование высокой однородности магнитного поля в обширной области пространства при минимальных размерах, весе и стоимости объекта.

Комплекс программ, большинство которых имеет оверлейную структуру, занимает около 1,6 Мб дисковой памяти.

Требуемая конфигурация компьютера типа IBM PC:

-  математический сопроцессор;

-  минимальный объем оперативной памяти 1 Мб, рекомендуемый - 4 Мб, для больших за дач - 16 Мб;

-  монитор типа VGA;

-  жесткий диск;

- операционная система MS DOS версии 5.0. Разработаны русская и английская версии

пакета VISAGE.

Список литературы

1.   Кошелев А.И. Регулярность решений эллиптических уравнений и систем. - М.: Наука, 1986.

2.   Кулон Ж.-Л., Сабоннадьер Ж.-К. САПР в электротех нике. - М.: Мир, 1988.

З.Ладыженская О.А., Уральцева Н.Н. Линейные и квазилинейные уравнения эллиптического типа. - М.: Наука, 1973.

4.    Подольский А.В. Об одном численном решении зада чи о намагниченности ферромагнетика // Электричество. - 1990. -№ 8. -С. 80-84.

5.    Computing EM fields // IEEE Spectrum. - 1992. - V. 29. - №11. -P. 52-54.

Рис. 1

Рис. 4

Рис.5


Постоянный адрес статьи:
http://swsys.ru/index.php?page=article&id=1102
Версия для печати
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 1995 год.

Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик: