Étapes de construction du projet magnétique dans Flux
Présentation
Les étapes de préparation du projet magnétique Flux 2D/3D, en vue d'une cosimulation avec un logiciel thermique tiers, sont présentées dans cette section.
Étape 0 : préparer le projet
Préparer le projet (géométrie, maillage, physique).
Attention : dans la construction de la physique les bobines non maillées en 3D et conducteurs bobinés ne sont pas compatibles avec la méthode de cosimulation. Il faut créer des conducteurs massifs.
En effet, la cosimulation n'échange que des grandeurs locales (densités de pertes pour le magnétique). En cas d'utilisation de conducteurs bobinés ou de bobines non maillées, il est à la charge de l'utilisateur de convertir manuellement les grandeurs globales en divisant par le volume de la région.
Étape 1 : Créer TKelvin
La première chose à faire est de créer la grandeur spatiale prédéfinie « TKelvin » qui stockera les valeurs de la température, venant du projet thermique, en chaque nœud du maillage magnétique. La commande est accessible via le menu
Étape 2 : Créer les matériaux dépendants de TKelvin
Créer les matériaux avec un modèle prédéfini dépendant de la température ou un modèle spatial dont la formule dépend de TKelvin, et les associer aux régions correspondantes.
- Exemple 1 : Résistivité du bobinage en Cuivre
- Modèle J(E) : « Résistivité isotrope spatiale »
- Formule :
- Exemple 2 : Induction rémanente de l'aimant
- Modèle B(H) : « Aimant linéaire spatial »
- Dans ce cas, la définition se fait par un vecteur 3D défini par ses 3
composantes dans le repère global XYZ1* :
- Avec par exemple :
ANGLE étant l'angle permettant de définir Brx dans le repère global ;
IO(AngPos(ROTOR)) étant l'angle de rotation lié à l'ensemble mécanique rotatif (cette opération permet de contourner la limitation actuelle sur l'absence de prise en compte automatique du mouvement)
*c'est une limitation actuelle de ne pas avoir le choix du repère de définition du vecteur. Le passage au repère XYZ1 peut nécessiter un calcul trigonométrique au préalable.
Une autre limitation : Étant donné la limitation en nombre de caractères, il est conseillé de créer les 3 grandeurs spatiales Brx, Bry, Brz.
Étape 3 : Ouvrir le contexte multiphysique
Une fois la définition du projet finie, il faut créer un scénario de résolution qui sera utilisé pour la cosimulation magnéto-thermique.
Le contexte multiphysique peut alors être ouvert en utilisant ce scénario.
Remarque : Pour un ouvrir le contexte multiphysique dans un projet magnéto harmonique, il faut créer un scénario vide (équivalent à un scénario pour résoudre avec les valeurs de référence)
Pour ouvrir le contexte multiphysique, aller dans le menu
Étape 4 : Exporter les nœuds magnétiques
A partir du projet magnétique, les coordonnées du maillage magnétique sont exportées en fichier :
- .DEX pour une cosimulation Flux-Flux
- .VTK pour une cosimulation Flux-STAR-CCM+
Ces fichiers sont importés ensuite dans le projet thermique afin que le calcul et l'export de température se fasse sur le maillage magnétique.
A partir de cette étape, les projets magnétique et thermique doivent être complétés en parallèle. Il faut réaliser l'étape 4 du projet thermique en parallèle à celle-ci, et ainsi de suite pour les autres étapes.
Remarque : Concernant le choix de la position de l'ensemble mécanique, il est conseillé de choisir la « position de référence ». En effet, cela permet de prendre les nœuds du premier pas et éviter des problèmes en cas de mouvements non identiques entre le magnétique et le thermique.
Étape 5: Créer les supports multipoint
Dans le projet magnétique, des supports multipoint sont créés avec :
- Les nœuds du maillage thermique pour une cosimulation Flux-Flux. Les calculs et exports de pertes se feront sur les nœuds thermiques. (Pour cela, il faut au préalable exporter les nœuds du thermique dans des fichiers (équivalent étape 4)).
- Les nœuds du maillage magnétique pour une cosimulation Flux-STAR-CCM+.
Pour créer un support multipoint, aller dans le menu:
Étape 6 : Créer la formule multiphysique
L'entité « formule multiphysique » correspond à la grandeur ou la formule qui sera calculée et exportée. Il existe :
- Des formules multiphysiques prédéfinies :
- Pertes Joule : correspondant à la formule de Flux « dLossV »
- Pertes Fer Bertotti (avec les informations associées à remplir)
- Pertes Fer LS (avec les informations associées à remplir)
- Température : A utiliser dans le projet thermique
- Une formule multiphysique « formule spatiale » permettant de choisir sa propre formule
Remarque 1: A la création d'une formule multiphysique, une grandeur spatiale portant le même nom est créée automatiquement. Celle-ci permet de stocker les valeurs calculées pour les exporter vers le thermique.
Remarque 2 : Une formule multiphysique égale à la somme de plusieurs formules multiphysiques ne marche pas.
Pour créer la formule multiphysique, aller dans le menu
Étape 7 : Créer les données à exporter
Une entité appelée « Donnée à exporter » permet de définir les informations concernant ce qui est exporté :
- Support multipoints où la formule multiphysique sera calculée, avec la possibilité de vérifier l'appartenance du support à une région (il est vivement conseillé de faire cette vérification afin d'avoir la garantie que le calcul soit bien fait sur la région choisie, notamment au niveau des frontières de régions)
- L'unité de longueur, le repère, la position de l'ensemble mécanique (voir étape 4 ci-dessus)
- La formule multiphysique associée
Chaque donnée à exporter donne lieu à un fichier exporté.*
*NB : le nom de la donnée à exporter doit être exactement le même que le nom de la donnée à importer dans le projet thermique.
Pour créer une donnée à exporter, aller dans le menu
Étape 8 : Créer les données à importer
Une entité appelée « Donnée à importer » permet de définir les informations concernant ce qui est importé :
- Grandeur spatiale qui stockera la valeur à importer : choisir TKelvin
- Région sur laquelle la grandeur spatiale est importée
- L'unité de longueur, le repère, la position de l'ensemble mécanique (voir étape 4 ci-dessus)
- La méthode d'importation : « nœud à nœud » ou « par proximité ». La première est choisie dans le cas où les données thermiques sont calculées sur les coordonnées du maillage magnétique*. La deuxième est choisie si les données thermiques sont calculées sur le maillage thermique**.
Comme expliqué dans le bloc précédent, dans une cosimulation, le nom d'une donnée à importer doit être exactement le même que le nom de la donnée à exporter équivalente définie dans le thermique.
*La méthode « nœud à nœud » peut ne pas fonctionner lorsque les précisions géométriques thermique et magnétique sont très différentes.
Pour créer une donnée à importer, aller dans le menu
Étape 9 : Créer la cosimulation
Une entité appelée « Cosimulation » permet de définir les informations concernant la cosimulation :
- Le type de cosimulation : définit le logiciel avec lequel Flux se couple (il peut être Flux, STAR-CCM+, Fluent, autre (cosimulation générique)).
- Dans le cas d'un MT, choisir le type de régime:
- Établi : dans ce cas, l'intervalle de temps équivalent à une période électrique est demandé. La moyennation des pertes se fera sur cet intervalle.
- Transitoire : dans ce cas, un nombre de pas entre chaque échange de données « n » est demandée pour synchroniser l'échange avec le projet thermique transitoire (l'export se fera tous les n pas)
- Le répertoire d'échange est l'endroit où les fichiers de communication ainsi que les fichiers de résultats exportés sont placés (pour une cosimulation avec STAR-CCM+, il correspond au répertoire contenant le projet de simulation STAR-CCM+)
-
La précision relative de la convergence peut être renseignée dans le projet magnétique ou le projet thermique, mais uniquement dans un des deux. (cf remarque du paragrapheCosimulation magnétique établie avec thermique permanent / transitoire). En général, elle est renseignée dans le projet magnétique afin de vérifier la convergence sur la température importée. La précision relative de la convergence peut être laissée par défaut (1%).
Dans le cas d'une co-simulation avec STAR-CCM+, la convergence peut être définie dans Flux ou alors l'utilisateur doit arrêter manuellement la cosimulation dans STAR-CCM+ en suivant la courbe d'évolution de la grandeur thermique étudiée.
- La liste des données à exporter
- La liste des données à importer
Pour créer une cosimulation, aller dans le menu
Étape 10 : Résoudre
Une fois toutes les entités créées, il ne reste plus qu'à lancer la résolution de la cosimulation dans chacun des deux projets.
Pour résoudre, aller dans le menu