»çÀÌÆ®¸Ê ×
ANSYS¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ Çöó½ºÆ½ ¼ºÇü ¹× ±ÝÇü ½Ã¹Ä·¹ÀÌ¼Ç (5È)
2018.06.05 | Á¶È¸ : 3329
÷ºÎÆÄÀÏ :
1. Çؼ® ¸ðµ¨ ±×¸² 1Àº Ä®ÅØ(Caltech)¿¡¼ °³¹ßÇÑ µÎ °³ÀÇ ´ëÇü ¼ö³Ã½Ä µ¿ÆÇ¿¡ À¯µµ°¡¿À» ÀÌ¿ëÇÑ ±ÝÇü ±â±âÀÌ´Ù. ±×¸² 1-(a)´Â Semi-solidly ó¸®µÈ ÆÇÀ» ¸¸µå´Âµ¥ ÇÊ¿äÇÑ ÀýÂ÷·Î, óÀ½¿¡ ¼ö³ÃµÇ¾îÁø µ¿ÆÇ À§¿¡ ÇÕ±Ý ¹°ÁúÀ» ³õ°í, Induction Coil¿¡ AC Àü·ù¸¦ Àΰ¡½ÃÄÑ µ¿ÆÇ¿¡ À¯µµµÇ´Â Àü·ù·Î °¡¿½ÃŲ´Ù. ±×´ÙÀ½ 2°³ÀÇ °¡¿µÈ µ¿ÆÇÀ» ºÎÂø½ÃÄÑ ÇÕ±Ý ¹°ÁúÀÇ ¸ð¾çÀ» Çü¼ºÇÏ°í, ¸¶Áö¸·À¸·Î »óºÎÀÇ µ¿ÆÇÀ» ¿ø·¡ ÀÚ¸®¿¡ À§Ä¡½ÃÅ°¸é ÇÕ±Ý ¹°ÁúÀÌ º¯ÇüµÈ °ÍÀ» È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×¸² 1. À¯µµ°¡¿ ±ÝÇü ±â±â(Ãâó: TMS/Journals/JOM) 2. ANSYS Maxwell Çؼ® ÇÁ·Î±×·¥ ¼Ò°³ ANSYS MaxwellÀº ÀüÀڱ⠽ùķ¹ÀÌ¼Ç ¼ÒÇÁÆ®¿þ¾î·Î¼ Àüµ¿±â, ¾×Ãß¿¡ÀÌÅÍ, ¼¾¼, º¯¾Ð±â ¹× ±âŸ ÀüÀÚ±â/Àü±â±â°è ÀåÄ¡ÀÇ ¼³°è ¹× ºÐ¼®¿¡ »ç¿ëµÈ´Ù. MaxwellÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¸é ºñ¼±Çü, Àü±â±â°è ºÎÇ°ÀÇ °úµµ »óÅ µ¿ÀÛ, ±×¸®°í ±¸µ¿ ȸ·Î¿Í Á¦¾î ½Ã½ºÅÛÀÌ ¼³°è¿¡ ¹ÌÄ¡´Â ¿µÇâÀ» Á¤È®ÇÏ°Ô Æ¯¼ºÈÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. MaxwellÀº 6°¡ÁöÀÇ ¼Ö·ç¼Ç À¯ÇüÀ» Á¦°øÇÑ´Ù. ¾Õ¼ ¼³¸íÇÑ ±×¸²1ÀÇ À¯µµ°¡¿ ±ÝÇü ±â±âÀÇ °æ¿ì¿¡´Â Eddy Current Solver¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© Àü·ù¿Í ÁÖÆļö¸¦ ÀÔ·ÂÇÏ°í ÀÌ¿¡ µû¸¥ À¯µµ°¡¿ Çؼ®À» ÇÑ °ÍÀÌ´Ù. ±×¸² 2´Â MaxwellÀ» ÀÌ¿ëÇÑ º¯¾Ð±â, ¼Ö·¹³ëÀ̵å, ¸ðÅÍÀÇ Fields ºÐÆ÷ Çؼ® »ç·ÊÀÌ´Ù. ±×¸² 2. ´Ù¾çÇÑ ANSYS Maxwell Çؼ® »ç·Ê ANSYS MaxwellÀº ANSYS Twin Builder¿Í ¿¬µ¿ÇÏ¿© ½Ã½ºÅÛÇؼ®ÀÌ °¡´ÉÇÏ°í, Mechanical ¶Ç´Â Fluent¿Í ¿¬µ¿ÇÏ¸é ±¸Á¶, Áøµ¿, ¼ÒÀ½, ¿, À¯µ¿Çؼ® µîÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. FEM Çؼ®À» ÇÒ ¶§´Â 2D(Triangular), 3D(Tetrahedra) Adaptive Mesh ±â´ÉÀÌ ÀÖ¾î¼ Ãʱ⿡ Initial Mesh¸¦ ³ª´©°í Energy Error°¡ ¼ö·ÅÇÒ ¶§±îÁö Refine Mesh¸¦ ÁøÇàÇÑ´Ù. ±×¸®°í Maxwell 2D, 3DÀÇ ÀçÁú Á¤º¸¿¡ BH curve ¹× BP curve, Hysteresis Curve µîÀ» ÀÔ·ÂÇÏ¿© ºñ¼±Çü ÀçÁúÀÌ °í·ÁµÈ ÀüÀÚÀå Ư¼º°ú Copper Loss, Core Loss µîÀ» Ãâ·ÂÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. 3. ANSYS MaxwellÀ» ÀÌ¿ëÇÑ À¯µµ°¡¿ ±ÝÇü ±â±âÀÇ ÀüÀÚÀå Çؼ® A. À¯µµ°¡¿ ¿ø¸® Induction Coil¿¡ AC Àü·ù¸¦ Àΰ¡ÇÏ¿´À» ¶§ 2°³ÀÇ µ¿ÆÇ¿¡ ¿ÀÌ ¹ß»ýÇÏ´Â ÀÌÀ¯´Â µµÃ¼ ¹°Áú¿¡ ¼öÁ÷ ¹æÇâÀ¸·Î ½Ã°£¿¡ µû¸¥ ÀÚ¼ÓÀÇ º¯È·®ÀÌ ÀÖÀ¸¸é µµÃ¼ Ç¥¸é¿¡ À¯µµÀü·ù(Eddy Current)°¡ È帣¸é¼ ÀúÇ×¼Õ½ÇÀÌ ¹ß»ýÇÏ°í ¿·Î ¹æÃâµÇ±â ¶§¹®ÀÌ´Ù. ¿©±â¿¡¼ µµÃ¼¿¡ È帣´Â À¯µµÀü·ùÀÇ ±íÀÌ°¡ Áß¿äÇÑ ¿ä¼ÒÀε¥, ÀÌ ±íÀ̸¦ ħÅõ ±íÀÌ(Skin Depth)¶ó°í ºÎ¸£¸ç, °è»êµÇ´Â ¼ö½ÄÀº ±×¸² 3°ú °°´Ù. ħÅõ ±íÀÌ´Â ³ôÀº ÅõÀÚÀ²°ú µµÀüÀ²À» °®´Â ¹°Áú¿¡ ³ôÀº ÁÖÆļö·Î ÀÚ¼ÓÀÌ º¯ÈÇÏ°Ô µÇ¸é ¾ãÀº µÎ²²¸¦ °¡Áö°Ô µÈ´Ù. ħÅõ ±íÀÌ°¡ ¾ãÀ»¼ö·Ï Àü·ù°¡ È帣´Â ¸éÀûÀÌ Á¼¾ÆÁö¹Ç·Î Å« ÀúÇ×À» °®°Ô µÈ´Ù. ¶ÇÇÑ, Àü·ù°¡ È帣´Â ·çÆ® ¹üÀ§°¡ ³ÐÀ»¼ö·Ï ÀúÇ×ÀÌ Ä¿Áö¹Ç·Î ³ôÀº À¯µµ °¡¿À» ¹ß»ý½ÃÅ°±â À§Çؼ´Â ³ôÀº ÁÖÆļöÀÇ ÀÔ·Â Àü·ù°¡ Àΰ¡µÇ¾î¾ß ÇÑ´Ù. ±×¸² 3. ħÅõ ±íÀÌÀÇ ¿ø¸®(Ãâó : Wikipedia) B. ANSYS MaxwellÀÇ Pre-processing Maxwell¿¡¼´Â ÀÚüÀûÀ¸·Î Geo-metry ModelingÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. ³»ºÎÀûÀ¸·Î User Defined Primitives ±â´ÉÀÌ ÀÖ¾î¼ Motor, Generator, Trans-former, Inductor, Coil°ú °°Àº Çü»óÀ» °£´ÜÇÏ°Ô ¸ðµ¨¸µÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×¸² 4ÀÇ Çؼ® ¸ðµ¨Àº Draw > User Defined Primitive > SegmentedHelix > PolygonHelix¸¦ ÀÌ¿ëÇÏ¿© ¸¸µç °ÍÀ¸·Î, 6ÅÏÀÇ ÄÚÀÏ°ú 2°³ÀÇ µ¿ÆÇÀ¸·Î ÀÌ·ç¾îÁ® ÀÖ´Ù. Çü»ó ¹× ÀçÁú ¼³Á¤ÀÌ ¿Ï·áµÇ¸é Àü·ùÀÇ ÀԷ°ú Ãâ·ÂÀ» ¼³Á¤ÇÏ°í, Çؼ® ¹üÀ§¸¦ °¡»óÀÇ °ø°£À¸·Î ¸¸µé¾î¼ °æ°è Á¶°ÇÀ¸·Î ¼³Á¤ÇÑ´Ù. Eddy Current Solver´Â Adaptive meshingÀ» ÅëÇؼ ÀÚµ¿À¸·Î Energy error°¡ ¼ö·ÅÇÒ ¶§±îÁö ÀÏÁ¤ mesh Áõ°¡À²·Î mesh·®ÀÌ Áõ°¡ µÈ´Ù. Initial mesh Á¶°ÇÀº ħÅõ ±íÀ̸¦ °í·ÁÇؼ 2°³ÀÇ µµÃ¼ ÆÇÀÇ Ç¥¸é¿¡ ¼³Á¤ÇÏ¿´´Ù. ±×¸² 4. MaxwellÀÇ Pre-processing C. ANSYS MaxwellÀÇ Post-processing Maxwell ÀÚ°èÇؼ®À» ÅëÇÑ À¯µµ °¡¿ÀÇ Fields ºÐÆ÷ Ãâ·ÂÀº Àü·ù¹Ðµµ, Àڼӹеµ, ¼Õ½ÇºÐÆ÷ µîÀ» ÁÖ·Î È®ÀÎÇϸç CoilÀÇ Åϼö, Á÷°æ, ºÐÆ÷¿¡ µû¶ó¼ À¯µµ Àü·ùÀÇ Å©±â ¹× ¹üÀ§°¡ °áÁ¤µÈ´Ù. ±×¸² 5´Â ÀüÀÚÀå Solving ÈÄÀÇ °á°ú¸¦ Ãâ·ÂÇÑ °ÍÀ¸·Î, ±×¸² 5-(a)´Â Initial mesh¸¦ ¼³Á¤ÇÏ°í Çؼ®À» ÁøÇàÇÏ¸é¼ Refined Mesh¸¦ ÅëÇÑ ¼ö·Å ÈÄÀÇ Mesh ºÐÆ÷¸¦ Ãâ·ÂÇÑ °ÍÀÌ´Ù. À¯µµ °¡¿ °ü·Ã Çؼ®À» ÇÏ´Â °æ¿ì¿¡´Â À¯µµ °¡¿µÇ´Â 2°³ÀÇ µ¿ÆÇ¿¡ Initial meshÀÇ Ä§Åõ ±íÀ̸¦ °í·ÁÇؼ ¼³Á¤ÇØ¾ß ¿ÀÂ÷À²À» °¨¼Ò½Ãų ¼ö ÀÖ´Ù. ±×¸² 5-(b)´Â 2°³ÀÇ µ¿ÆÇ¿¡ À¯µµ Àü·ù ¹Ðµµ¸¦ Ãâ·ÂÇÑ °ÍÀÌ´Ù. ACÀü·ù°¡ Àΰ¡µÇ±â ¶§¹®¿¡ Àü·ù¹ÐµµÀÇ ºÐÆ÷´Â Àü·ù À§»ó°¢¿¡ µû¶ó¼ º¯ÈÇÏ°Ô µÈ´Ù. ±×¸² 5-(c)´Â ÀúÇ×¼Õ½Ç ºÐÆ÷¸¦ Ãâ·ÂÇÑ °ÍÀ¸·Î, ±âº» ´ÜÀ§´Â [W/m^3]·Î ´ÜÀ§ üÀû´ç ¹ß»ýÇÏ´Â ¼Õ½ÇÀ» ¶æÇÑ´Ù. ±×¸² 5. MaxwellÀÇ Post-processing ±×¸² 6Àº µ¿ÆÇ¿¡¼ ¹ß»ýÇÏ´Â ÀúÇ×¼Õ½ÇÀ» Fields CalculatorÀÇ ±â´ÉÀ» ÀÌ¿ëÇÏ¿© Ãâ·ÂÇÑ °ÍÀÌ´Ù. Fields Calculator´Â ƯÁ¤ Çü»ó¿¡ ´ëÇؼ Èû, ¼Õ½Ç, Àڼӹеµ, Àü·ù¹Ðµµ µîÀ» °ªÀ¸·Î Ãâ·ÂÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×¸² 7Àº ƯÁ¤ grid point¿¡¼ÀÇ Fields data¸¦ ¿ÜºÎ *.fld ÆÄÀÏ·Î ÀúÀå½ÃÄÑÁÖ´Â Export Solution ȸéÀÌ´Ù. Calculate grid points¿¡¼ Á÷±³, ¿øÅë, ±¸ ÁÂÇ¥°è Áß¿¡¼ ¼±ÅÃÇÏ¿© Minimum, Maximum, SpacingÀ¸·Î ¹üÀ§¸¦ ÁöÁ¤ÇÏ°í OK¸¦ ´©¸£¸é ¼³Á¤ÇÑ ¹üÀ§ ³»¿¡¼ Fields data°¡ Ãâ·ÂµÈ´Ù. Ohmic_Loss¸¦ *.fld ÆÄÀÏ·Î ÀúÀåÇÑ °ÍÀ» Heat Generation °ªÀ¸·Î Mechanical, Fluent, Icepak µîÀÇ ¿ Çؼ® ÇÁ·Î±×·¥¿¡ ¼Ò½º·Î ÀÔ·ÂÇÏ¿© ¿ ºÐÆ÷¸¦ È®ÀÎÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù. ±×¸² 6. Calculator¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ µ¿ÆÇÀÇ ÀúÇ×¼Õ½Ç °ª ±×¸² 7. Calculator¸¦ ÀÌ¿ëÇÑ grid points¿¡¼ÀÇ loss µ¥ÀÌÅÍ ÃßÃâ ¸ÎÀ½¸» Áö³ 5ȸ¿¡ °ÉÃÄ ANSYS¸¦ ÅëÇÑ Çöó½ºÆ½ ¹× ±ÝÇü ½Ã¹Ä·¹À̼ǿ¡ ´ëÇØ ¾Ë¾Æº¸¾ÒÀ¸¸ç, À̹ø È¿¡¼´Â ÇÕ±Ý ¹°ÁúÀÇ ±ÝÇüÀ¸·Î »ç¿ëµÇ´Â À¯µµ °¡¿±âÀÇ ÀüÀÚÀå Çؼ® ¹æ¹ý°ú Çؼ® ÇÁ·Î±×·¥ÀÎ ANSYS Maxwell ¼Ò°³·Î ¸¶¹«¸®ÇÏ¿´´Ù. ´Ù¾çÇÑ »ê¾÷±º¿¡¼ »ç¿ëµÇ°í ÀÖ´Â ANSYS°¡ ¾ÕÀ¸·Îµµ ±ÝÇü »ê¾÷¿¡¼ ¸¹ÀÌ »ç¿ëµÇ¾î ´Ù¾çÇÑ Çؼ®Àû Á¢±Ù ¹æ¹ý°ú »ç·Ê°¡ ´Ã¾î³ª±æ ¹Ù¶õ´Ù. * ¿ø°í¿¡ »ç¿ëÇÑ À̹ÌÁö´Â TMSÀÇ JOM Journals°ú Wikipedia¿¡¼ ÀοëÇÏ¿´À½
|