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建模工具现在包括SuperMagnet Quench模拟

经过劳拉卡宾滨|2010年11月4日

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Opera将多物理工具链与电子相关设备的建模,仿真,分析和优化,在COBHAM技术服务的超级计算淬火求解器中具有先进的超级计算机设计和材料技术。

这个屏幕截图显示了一个超导磁体的镶嵌网格采用六面体、棱镜、金字塔和四面体元素。

Cobham技术服务公司宣布,他们开发了强大的新型建模工具,提高了开发超导磁体的多物理有限元模拟的准确性和速度。这些进展正在帮助世界领先的超导磁体系统设备,如核磁共振扫描仪,高度自动化的手段,设计和优化核磁共振扫描仪。

先进的有限元算法和其他工具是作为该公司在英国设计先进高温超导材料应用(MPDAHMA)项目的集成建模包(Integrated Modeling Package for Designing advanced HTS Materials Application)的一部分开发的。该项目由英国政府的技术战略委员会(Technology Strategy Board)提供部分资金,由超导磁铁供应商牛津仪器公司(Oxford Instruments)牵头,其目标是将设计和建模的两个独立步骤合并为一个功能。

helical-mesh-2

这是一种螺旋区域,啮合使用六面对面的元素。

三个组织在Impdahma合作:牛津仪器纳米科学,Cobham技术服务以及南安普敦大学的低温研究所。领导项目,牛津仪器负责制造和测试包括高温超导体(HTS)材料的样品磁铁和复合材料的测量材料。南安普敦的作用是在低温温度下获得成分材料的非常精确的测量 - 一种用于获得准确仿真结果的关键因素,并验证牛津仪器测试的环境。Cobham的任务是扩展其现有的低温超导体(LTS)仿真工具,包括LTS和HTS材料,同时提高性能和准确性。

The tools combine the advanced superconducting magnet design and material know-how represented in Oxford Instruments’ Magnet Design Database with the superconducting ‘quench’ solver in Cobham Technical Services’ Multi-Physics Opera tool chain for the modeling, simulation, analysis, and optimization of electromagnetic related equipment.

了解淬火过程 - 从超导到电阻模式的快速,高度非线性和潜在的危险变化 - 对于这个设计区域至关重要。精确的淬火模拟取决于磁系统中使用的电线,线圈,材料和保护电路的完整规格。

COBHAM技术服务在项目期间的工作导致牛津工具的三个主要功能。最基本的进步是在FEM算法中,将磁铁的3D计算机设计模型划分为较小的连接元件以允许数值解决方案。现在可以使用“马赛克”棱镜,六面体和金字塔形元素形状(以及先前可用的四面体元件)的“马赛克”混合物来啮合模型,以提高模拟解决方案的准确性。该镶嵌啮合也增加了随后的耦合多物理瞬态热和涡流模拟的速度。在每个步骤中组装非线性热方程在更有效,并且可以用更少的元件捕获导电变压器中的涡流皮肤效果。还配置了瞬态热和电磁模拟,使得它们可以在不同的处理器上并行运行,以进一步提高执行速度。

牛津吸附 - 试验线圈

这是一个牛津仪器测试线圈。

COBHAM技术服务也大大扩展了Opera的电路建模能力,并包括一个新的图形界面,它描述了对超导磁体操作至关重要的电源,驱动和保护电路(以及当磁铁进入淬火时电流耗散)。公司提供了直接链接到牛津仪器材料数据库,该数据库代表超导材料的复杂非线性性能。开发了一种新的材料数据库结构,该结构将集成到未来版本的歌剧版中,以妨碍项目中创建的财富信息。但是,该数据库可以为许多其他电磁设计应用程序保存材料数据。

来自非法哈马的新的综合建模环境已经得到了低温研究所的验证。牛津仪器对用于验证的两种高场NMR系统进行了测试。使用具有LTS线圈的20个Tesla磁体,并且使用具有附加HTS线圈插入件的LTS磁体(可能能够实现最多25个Tesla的场)作为新的软件工具和材料数据可用。测试显示在实际测量和计算值之间非常令人鼓舞。

牛津仪器的Impdahma项目经理Ziadahma Project Manager博士表示,“Impdahma的工作有助于加速创新磁铁应用中HTS材料的开发。随着HTS材料的性能和制造过程继续得到改善,甚至更高的磁场将存在范围。“

“我们的Quench Solver一直是超导磁铁设计的领先工具之一,多年来,这项工作使我们能够采取几个主要的步伐,”Cobham技术服务Chris Riley说。“与这些组织的合作出来的知识产权现在被纳入了商业歌剧模拟器的新版本。”

伊峰杨教授加入了低温学院,“低温研究所执行的真实测量验证是该项目的重要中间阶段,适用于软件和硬件开发商。”将在2010年底之前将纳入其中大部分新资源的新版本的歌剧包。

COBHAM技术服务
www.cobham.com.

牛津大学
www.oxinst.com

南安普敦大学的Crygenics研究所
www.soton.ac.uk.


提交:FEA软件那模拟那软件那测试+测量•测试设备


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