4.3. Присвоение меток геометрическим объектам
Соответствие между геометрическими элементами модели и приписанными им свойствами устанавливается с помощью меток. Метки присваиваются объектам, ребрам, вершинам.
Чтобы присвоить метки элементам геометрической модели нужно выйти из режима вставки, для этого следует щелкнуть мышью по кнопке Вставка вершин / ребер или по кнопке Выделение объектов, расположенных на панели инструментов. Затем выделить нужный элемент, щелкнув его мышью. Выделенный элемент изменит цвет (рис.4.8).
Рис.4.8. Выделение объектов
Правой кнопкой вызвать контекстное меню, в котором выбрать команду Свойства (рис.4.9).
Рис.4.9. Контекстное меню
В появившемся окне (рис.4.10), в строке Метка ввести имя метки: для стальных элементов – Сталь, для обмоток – Медь, для воздуха, изоляции и неферромагнитных элементов – Воздух. Далее нажать ОК.
Рис.4.10. Окно свойств выделенного объекта
Окно закроется, а в дереве задачи (левая часть главного окна) в ветви Физические свойства появится значок и имя присвоенной метки (рис.4.11). Выполняя перечисленные действия, присвойте метки всем элементам геометрической модели.
Рис. 4.11. Дерево задачи
Также нужно присвоить метку ребрам, ограничивающим область пространства в окрестности модели. Ось симметрии модели включается в состав этой границы. Всем участкам границы целесообразно присвоить одну метку. Выделение каждого участка выполняется при нажатой клавише Ctrl. Так как на этой границе нормальная составляющая напряженности поля равна нулю (условие Дирихле), то логично присвоить ей метку Ноль (рис.4.12).
Рис.4.12. Дерево задачи после присвоения меток
Значки меток блоков и ребер, появляющиеся в дереве задачи, содержат вопросительный знак, это указывает на то, что метки присвоены, но свойства их еще не заданы.
После присвоения меток объектам можно приступить к построению сетки, разбивающей всю область, занятую магнитным полем, на участки – конечные элементы.
4.4. Дискретизация области занятой полем
ELCUT представляет собой интегрированную диалоговую систему программ, позволяющую решать задачи расчета плоских и осесимметричных полей. В основе системы лежит метод расчета полей, получивший название – метод конечных элементов. Метод основан на представлении заданной области пространства в виде совокупности подобластей – конечных элементов. Искомая функция в каждом из этих элементов аппроксимируется в функции координат, и составляется выражение для энергии поля всей области. Система алгебраических уравнений относительно искомой функции получается путем минимизации выражения для энергии поля.
Густота сетки конечных элементов непосредственно влияет на точность решения. При решении задач с несложной геометрией области или для прикидочных расчетов сетка может быть построена в полностью автоматическом режиме. Для этого выберете команду Построить сетку в меню Правка. Сетка будет построена без информации о ее густоте.
Программа ELCUT 5.2 Student имеет ограничение на число узлов сетки конечных элементов. При автоматическом построении сетки число узлов может превысить допустимое число, равное 255. В случае превышения выпадает окно, показанное на рис.4.13.
Рис. 4.13. Окно превышения числа узлов
Сетка должна быть особенно густой в местах сильной неоднородности поля, а также в тех местах расчетной области, где необходимо получить наибольшую точность. В рассматриваемой задаче расчета магнитного поля элетромагнита наибольшая точность требуется в области рабочих зазоров. Так как магнитное поле электромагнита сосредоточено в основном в его сердечнике, то шаг дискретизации в области, лежащей за пределами сердечника, может быть выбран большим.
Густота сетки управляется заданием шагов дискретизации в вершинах геометрической модели. Шаг дискретизации определяет примерное расстояние между узлами сетки в окрестности данной вершины. Нет необходимости задавать шаги во всех вершинах области. Если нужна неравномерная сетка, задайте шаги в тех вершинах, где необходимо получить самую крупную и самую мелкую сетку.
Рис.4.14. Окно свойств при задании шага дискретизации
Чтобы задать густоту сетки: выделите вершину в выбранной области, правой кнопкой мыши вызовите контекстное меню и выберете команду Свойства.
В открывшемся окне Свойства выделенных объектов (рис.4.14) на вкладке Вершина в поле Шаг дискретизации выберете кнопку-переключатель Задан и введите величину шага дискретизации в мм.
Затем нажмите ОК. Вокруг выделенной вершины появится окружность радиусом равным заданному шагу, как показано на рис.4.15.
Рис.4.15. Задание шага дискретизации
Нет необходимости задавать шаги во всех вершинах области. Для получения равномерной сетки во всей области достаточно задать шаг всего в одной вершине (рис.4.16).
Рис.4.16. Задана равномерная сетка
Можно построить весьма густую сетку в одних областях и редкую в других (рис.4.17), поскольку программа обеспечивает плавный переход от малых элементов к более крупным.
Рис.4.17. Задана неравномерная сетка
После задания шагов дискретизации можно приступить к построению сетки. Сетка строится последовательно блок за блоком. Можно запросить построение сетки в одном блоке или в выделенных блоках или во всех блоках сразу.
Зачастую приходится менять густоту уже построенной сетки, например, если по результатам расчета оказалось, что необходима большая точность в каком-нибудь месте области. При изменении шагов дискретизации, когда во всей области или ее части построена сетка, действуют правила:
в блоках, которые непосредственно примыкают к вершинам, где изменяются шаги, сетка удаляется автоматически;
там, где шаг не был изменен вручную, сетка сохраняется.