对于磁-热耦合,电-热耦合以及CFD-emag耦合仿真,虽然名称和使用的仿真工具可能有所不同,但是原理往往是相同的。通过交流电的电器设备,由于电阻作用而生热(焦耳热)。这会导致温度升高,使导体的电阻率增加,进而产生更多的热量。

    在本项目中,电磁特性由FLUX软件进行计算,热力学特性有ICEPAK软件计算,使用MpCCI控制两种软件的耦合计算。在这里需要指出,ICEPAK被用于热力学仿真的前处理,而用于作为求解器的是FLUENT。耦合仿真的流程如下图所示。



    磁热耦合仿真流程图

    3D母线系统仿真:

    本案例为一个三项电流母线系统。母线为铜材料,RMS电流为1600A。母线周围的空气流动,使系统冷却。ICEPAK网格如下图所示。FLUX网格与之类似。

    下图显示了耦合仿真的收敛过程。首先由FLUX计算得到系统的功率损耗41.2W。基于这个初始的FLUX计算结果,由ICEPAK计算得到系统的最高温度323K。可以看出,经过7步的耦合计算,得到的结果是功率损失为44.8W以及最高温度为324K。



                               ICEPAK网格图                                             耦合仿真收敛过程图

    下图显示了由FLUX计算得到的最终功率损耗密度。下图显示了由ICEPAK计算得到的最终温度分布。

                                功率损耗图                                                          温度分布图

    结论:

    此项目为施耐德电气所做的真实案例,通过使用MpCCI软件,实现了两种常用的仿真软件ICEPAK和FLUX的耦合计算,得到了更加真实的仿真结果。而且基于MpCCI的操作十分简单,只需在模型准备期间对仿真模型稍作修改便可用于耦合计算。