Exploiter la puissance de la simulation du chauffage par induction avec ANSYS

Rejoignez le forum des designers !

Votre expertise est essentielle pour la communauté. Rejoignez-nous et apportez vos connaissances !

Partagez, apprenez et évoluez avec les meilleurs professionnels du secteur.

Le chauffage par induction n’est plus un simple mot à la mode dans l’industrie – c’est un outil de précision utilisé dans tous les secteurs, de l’automobile à l’aérospatiale. Le chauffage par induction fait appel à une multiphysique complexe : des champs électromagnétiques induisent des courants qui génèrent de la chaleur par effet Joule. La simulation permet aux ingénieurs d’optimiser les paramètres de conception, tels que la géométrie des bobines et les propriétés des matériaux, avant les prototypes matériels, ce qui permet d’économiser du temps et de l’argent.

Ce blog montre comment modéliser le chauffage par induction à l’aide de deux flux de simulation puissants d’ANSYS. Le modèle qui sera étudié est illustré ci-dessous. Il comprend une bobine traversée par un courant alternatif et un disque conducteur situé à côté de la bobine. Des courants de Foucault sont générés à l’intérieur du disque et le chauffent. La température du disque en régime permanent sera modélisée dans ANSYS.

Approche #1 : Lier Maxwell et la thermique mécanique en utilisant le couplage de système d’ANSYS

Cette approche exige que les utilisateurs préparent un modèle Maxwell et un modèle thermique mécanique (dans Workbench) et qu’ils les relient à l’aide de System Coupling.

Étape 1 : Préparation du modèle Maxwell

Les utilisateurs peuvent définir un matériau dépendant de la température pour le disque.

Une fois les matériaux définis, la température doit être réglée. Veillez à cocher les cases « Inclure la dépendance de la température » et « Activer le retour d’information ».

Une configuration de couplage de système doit être ajoutée au modèle Maxwell. Après cela, le modèle Maxwell peut être sauvegardé et fermé. Dans le dossier du modèle Maxwell, un fichier .scp sera créé et sera utilisé ultérieurement.

Étape 2 : Préparation du modèle mécanique thermique dans Workbench

Le modèle mécanique ne devra inclure que la géométrie du disque. Les pertes de Maxwell seront mappées dans le disque dans Mechanical Thermal. Les conditions aux limites sont définies comme indiqué ci-dessous (convection naturelle uniquement).

Les utilisateurs doivent ajouter une région de couplage de systèmes et assigner le corps du disque à cette région.

Une fois la région de couplage du système assignée, les utilisateurs doivent écrire les fichiers de couplage du système dans le dossier où le modèle est sauvegardé. Comme pour la préparation du modèle Maxwell, un fichier .scp sera également créé dans le dossier du modèle mécanique. Le modèle peut maintenant être sauvegardé et fermé.

Étape 3 : Lier Maxwell et Mechanical avec le couplage de système

Le couplage de systèmes est un outil d’ANSYS qui permet de relier différents modèles pour effectuer une simulation multiphysique. Les fichiers .scp créés précédemment doivent être ajoutés à la configuration du couplage de systèmes.

Une interface de couplage est alors nécessaire : le côté un est AEDT et le côté deux est mécanique.

La prochaine chose à faire est d’ajouter deux DataTransfer. L’un pour transférer la température et l’autre pour transférer la perte. Pour plus de détails sur la configuration du modèle dans le couplage de systèmes, veuillez vous référer à la vidéo ci-dessous. Une fois la configuration terminée, résolvez le modèle de couplage de systèmes et il effectuera une analyse de couplage à deux voies.

Étape 4 : Vérifier les résultats

Les résultats de la température peuvent être affichés en Maxwell ou en mécanique.

Résultats du modèle de Maxwell :

Résultats du modèle Mechanical (Workbench) : la distribution de la température est la même que celle de Maxwell.

Approche #2 : Lier Maxwell et Mechanical Thermal dans ANSYS Electronics Desktop (AEDT)

Avec cette approche, les utilisateurs n’ont besoin d’utiliser qu’une seule interface : AEDT. L’AEDT prend en charge les simulations thermiques Maxwell et mécaniques.

Etape 1 : Créer la conception mécanique cible dans l’AEDT

Après la création du modèle Maxwell, une conception cible doit être créée.

Un modèle thermique mécanique sera alors créé automatiquement. Les conditions aux limites et les pertes cartographiées sont déjà ajoutées.

Étape 2 : Ajouter le couplage à deux voies

Un accouplement à deux voies doit être ajouté. Ensuite, le modèle mécanique peut être analysé.

Étape 3 : Vérification des résultats

Les résultats seront disponibles pour les modèles Maxwell et mécanique.

Résultats du modèle Maxwell source :

Résultats du modèle mécanique cible : la distribution de la température est identique à celle du modèle de Maxwell et également très proche des résultats obtenus par l’approche de couplage de systèmes.

Les deux approches peuvent fournir des résultats très précis. Pour cet exemple particulier, le couplage à l’intérieur de l’AEDT sera plus facile car les utilisateurs n’auront à se concentrer que sur une seule interface. L’outil System Coupling, quant à lui, est un outil très puissant qui permet de coupler ANSYS Maxwell et Fluent.

Rejoignez le forum des designers !

Votre expertise est essentielle pour la communauté. Rejoignez-nous et apportez vos connaissances !

Partagez, apprenez et évoluez avec les meilleurs professionnels du secteur.