ANSYS-R-Ma-well-和-Simplorer-新功能介绍

1©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwell和SimplorerR17新功能介绍ANSYSInc2©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwellR17Highlights/亮点•MaxwellIntegrationtoANSYSElectronicsDesktop集成化的电磁产品平台•TimeDecompositionMethod时间分解法•Model-BasedHiL/SiL基于模型的HiL/SiL•Magneticharmonic(EddyCurrent)solverenhancements扩大的涡流场求解器•EnhancedflowforMagnetizationandDemagnetization增强的充磁和退磁功能•Multiphysics多物理场•Miscellaneousfeatures其他功能•SpecializedMeshTopologies特征化的剖分算法•NewLicensingConfiguration新的License配置方式3©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialSimplorerR17Highlights/亮点SPICEVHDL-AMSIntegrationwithEmbeddedControlMulti-DomainComponentLibrariesConnectionswith3-DPhysicsFunctionalMockupInterfaceStandards-BasedInteroperabilityModelingLanguages&Formats支持Modelica用于电气化系统的新模型库改进的ROM和耦合界面支持最新的FMI标准持续改进功能和易用性4©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwell和Simplorer集成到ANSYS电子产品平台中5©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential•一个平台包含多个不同类型的设计•Simplorer,Maxwell,MaxwellcircuitEditor,RMxprt,Q3D,HFSS•系统/电路与3D之间的无缝数据链接和耦合•预订义的Simplorer配置，使其有独特的外观和操作感6©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwell自动转换到新的项目文件格式R16及以前的文件格式(.mxwl)R17(.aedt)7©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialSimplorer自动转换到新的项目文件格式R16及以前的文件格式(.asmp)R17(.aedt)8©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialTimeDecompositionMethodforElectromagneticFiniteElementAnalysis用于电磁场有限元分析的时间分解法TDMPatentPending9©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialTDM介绍•新方法:沿着时间轴上的区域分解法，可以让用户不用再一个一个时间点按序求解，而是同时求解多个时间点•用户可以使用:单个计算单元多个计算单元cluster虚拟云t0t1t2t3t4t_end…10©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialTDM介绍TDM可以用于分析2D和3D的任意瞬态磁场问题（旋转电机、变压器等），包括：-涡流-非线性材料-铁耗TDM算法对精度没有影响：TDM计算结果与原来的按序瞬态求解完全吻合。TDM算法加速支持任何种类的硬件配置，可以使用eHPC加速11©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialTimeDomainMethod–TDM描述FEMMatrixSimultaneousSimulation…T1TkT1T2T3T(k-2)T(k-1)T(k)k–仿真时间步数n–并行分布任务数MatrixSizeXk12©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential多级HPC加速和加大求解规模Level1(MPI)DistributedTimeStepsLevel2(MP)Multi-Processing…T1Tkk–仿真时间步数n–并行分布式任务数kn13©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential3D感应电动机50,000网格81,000自由度1GBRAM375个时间步节点X处理器总处理器任务数子任务数DOFs/Subdiv.求解时间加速比1X88--81k7h05min-4X8323247.53Mil1h06min6.3416X8128128310.1Mil22min30s19Boxes:4BoxesEachboxhas12cores/64GBRAMCluster:Clusterwith8nodesEachnodehas16cores/128GBRAM14©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialClicktoeditMastertextstyles同样的三维感应电机加速效果2006Maxwell3Dv11240,000网格数75分钟/时间步总共约19.5天2011Maxwell3Dv1495,000网格数13分钟/时间步总共约4天2014Maxwell3DR1595,000网格数3分钟/时间步总共约20小时2015Maxwell3DR1650,000网格数75秒/时间步总共约8小时ANSYSAnsoft2016Maxwell3DR1750,000网格数3.6秒/时间步总共约22.5分钟10年1250倍加速15©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential8kWBLDC电动机2000rpm节点X处理器总处理器任务数子任务数DOFs/Subdiv.求解时间加速比1X88-10.46Mil26hours42min-4X832321614.26Mil3h09min8.58X86464828.98Mil2h03min1316X896128458.42Mil1h32min17.416X152402402117.3Mil1h17min20.8Boxes:4BoxesEachboxhas12cores/64GBRAMCluster:Clusterwith8nodesEachnodehas16cores/128GBRAM226,000网格460,000自由度7GBRAM500个时间步16©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential2D大型发电机12meters200,000网格400,000自由度0.8GBRAM1700个时间步Boxes:4BoxesEachboxhas12cores/64GBRAMBox:boxhas12cores/64GBRAM节点X处理器总处理器任务数子任务数DOFs/Subdiv.求解时间加速比11-10.4Mil13hours04min-1X8884034Mil3h59min3.34X832324340Mil2h27min5.3317©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialModel-BasedHiL/SiL基于模型的HiL/SiL18©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential基于有限元模型的HiL/SiL嵌入式软件分析环境，需要基于电磁场有限元分析的高保真度的部件模型，以保证电子控制单元ECU分析的质量和可靠性优势:−生产原型之前先进行虚拟原型设计−建立软件在环数字模型，结合嵌入式代码，进行完整的驱动拓扑算法仿真，改善控制性能−建立硬件在环用数字模型，通过实时仿真评估ECU性能19©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential硬件在环测试Real-TimeSimulationRealSystemFunctionalSystemModelGeneralPurposeInverterController20©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential仿真时间步长于相对误差之间的关系ImagecourtesyProf.RezaIravani,UniversityofToronto21©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialClicktoeditMastertextstyles集成Maxwell有限元分析模型的NIAdvancedElectronicandMechatronicDevicesandComponentsExhibition-Techno-FrontierJapan,Chiba,May20-22,201522©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwell快速输出数字模型Windingmodel3-phasemodelRotationmodel静态参数化分析瞬态分析扫描参数282,0912,205加速比128xFaster案例：三相永磁电动机23©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential直线运动和变压器的数字模型•直线运动和变压器的数字模型等–ECEW_Model:onewindingmodel–ECE3_Model:three-phasemodel–ECER_Model:rotationmodel–ECEL_Model:linearmotionmodel–ECET_Model:transformermodel•ECE模型格式–Simplorermodelinfile.sml–Look-uptableoutputTransformationq(ia,ib,ic)FEAq(la,lb,lc)TTransformationT(la,lb,lc)(ld,lq,l0)(Ld,Lq,lm)(id,iq)(ia,ib)(im,b)24©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidential与Simulink的瞬态协同仿真Nonconservativeapproach:couplingbasedonsourcequantityexchangebetweenMaxwelltransientandSimulink,notparameters(ROM)•Designcontrolvalidationusingeither2Dor3D•Software-in-the-Loop•Model-in-the-LoopSimulinkMaxwell25©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMagneticHarmonic(EddyCurrent)SolverEnhancements改善涡流场求解器功能26©2015ANSYS,Inc.March21,2016ANSYSConfidentialMaxwell涡流场支持非线性材料SaturablematerialscanbeusedintheEddycurrentsolver:-EnterBHcurvethesamewayasinTransientsolver-Maxwellwilliteratethedeterminetheequivalentoperatingpoint27©20