有限元励磁线圈模型参考

在使用有限元磁矢势模型的模拟中，有限元励磁线圈模型可用于对滞留线圈的影响进行建模。

在 Simcenter STAR-CCM+ 中，将励磁线圈作为固体区域进行建模。有限元励磁线圈模型计算励磁线圈根据 Eqn. (4405) 生成的电流密度，并将其添加为磁矢势方程 (Eqn. (4374)) 中的源项。


模型名称	有限元励磁线圈
理论	请参见励磁线圈。
提供方式	[物理连续体] > 模型 > 可选模型
节点路径示例	连续体 > 物理 1 > 模型 > 有限元励磁线圈
要求	物理模型：空间：三维时间：稳态或隐式非稳态材料：固体和多组分固体 > 多部件固体之一可选模型：电磁电磁：有限元磁矢势或谐波平衡 FE 磁矢势在瞬态模拟中，有限元励磁线圈模型还需要涡流抑制模型。
属性	方法。请参见属性。
激活	边界输入	`电流方向`。请参见边界设置。
	区域输入	励磁线圈驱动选项、励磁线圈类型选项、电流密度幅值、励磁线圈电压、复数电势、励磁线圈电阻选项、局部方向场。请参见区域设置。
	报告	励磁线圈导体电阻、励磁线圈电流、励磁线圈电压、励磁线圈复电流（虚部）、励磁线圈复电流（实部）、励磁线圈复电压（虚部）、励磁线圈复电压（实部）、磁链。请参见报告。
	场函数	局部方向场。请参见场函数。

属性

方法

用于指定当前方向的方法。

边界: 定义电流方向边界设置中指定的电流方向。
矢量: 将当前方向设为穿过线圈的参考平面的表面法向。此方法用于不存在流入/流出边界的闭合线圈。

边界设置

电流方向

定义边界处的电流流动方向。

绝缘：边界是绝缘体，即在边界上没有电流流动（请参见 Eqn. (4410)）。
流入、流出：电流在边界上流动（请参见 Eqn. (4410)）。当局部方向为向前（请参见局部方向场）时，电流从流出边界流向流入边界。当方向为向后时，电流方向反转。

区域设置

应用于固体区域。

励磁线圈驱动选项

用于指定用于计算通过线圈的电流密度的方法。有两个选项可用：

电流 - 用于定义通过线圈的电流密度。仅适用于绞线线圈。
电压 - 用于定义通过线圈的电压。仅适用于实心线圈。

励磁线圈电阻选项

当激活某一励磁线圈模型或创建励磁线圈电路元件时可用。用于指定励磁线圈区域的电阻。可以直接指定电阻值或指示 Simcenter STAR-CCM+ 自动计算该值。

方法	对应的物理值节点
自动默认设置。Simcenter STAR-CCM+ 根据导电率、长度和横截面面积自动计算线圈电阻。	无
无将线圈电阻设为零。	无
指定用于将线圈电阻指定为标量。	励磁线圈电阻在值属性中指定的线圈电阻，以欧姆为单位。

励磁线圈类型选项

用于将线圈定义为绞线或实心线圈。绞线由多股细导线绞合而成，从而在线圈横截面形成恒定电流密度。实心导线由单根导线组成，可能会因涡流效应而导致电流在横截面上重新分布。如果涡流抑制模型在区域级别设为已解除抑制（请参见涡流抑制模型参考），则电流重新分布仅存在于实心导线中。

电流密度幅值

对于绞线线圈，指定 Simcenter STAR-CCM+ 用于计算

J_{coil}

的电流参数（请参见 Eqn. (4405)）：

安匝：指定 Eqn. (4410) 中的线圈匝数 $n_{t}$ 。当线圈区域包含多个线圈部件时，匝数是单个部件中的总匝数（而不是整个区域中的匝数）。
- 电流（对于有限元磁矢势模型）：指定作为标量曲线通过单独电线的电流 $I$ 。除了用于设置标量分布的常用方法之外，Simcenter STAR-CCM+ 还提供了一个名为电路元件的额外方法。通过此方法，可选择电路元件并将通过此元件的电流用作励磁线圈内电流的输入。
- 复杂电流（对于谐波平衡 FE 磁矢势模型）：指定作为复杂曲线通过单独电线的电流 $I$ 。请参见 Eqn. (4333) 和 Eqn. (4334)。
- 励磁线圈导体面积：指定导电材料覆盖的面积。可输入绝对值或相对值（总线圈面积的百分比）。Simcenter STAR-CCM+ 使用指定值计算线圈的直流电阻（请参见 Eqn. (4420)）。

励磁线圈电压

仅适用于有限元磁矢势模型。

对于实心线圈，指定用于计算 Eqn. (4406) 中的

J_{coil}

的电压

V_{c o i l}

。

复数电势

仅对于谐波平衡 FE 磁矢势模型可用。

对于实心线圈，用于以矩形形式（复合矩形）或极坐标形式（复合极）指定复电势。

对于矩形形式，定义电势的实部和虚部。对于极坐标形式，定义电势幅值和相位。

局部方向场

确定电流流动方向的因子。可用属性如下：

根据部件子组指定：可用于在分配给线圈区域的每个部件上单独设置方向场。需要在对应区域上激活属性允许每个部件值。
方向：对于原始方向（流入至流出，Eqn. (4410) 的 $s = 1$ ），电流从流出边界流向流入边界（请参见电流方向）。当方向为翻转（出流至入流，Eqn. (4410) 中的 $s = - 1$ ），电流方向将反转。

报告

励磁线圈导体电阻: 计算励磁线圈区域的直流电阻。; 创建此报告时，需要指定要包括在报告中的区域。如果使用部件子分组定义线圈区域，确保区域中的每个子组具有相同的电流，该电流是在电流密度幅值 > 根据部件子组 > [子组] > 安匝节点下定义的。
励磁线圈电流: 仅适用于有限元磁矢势模型。; 报告通过线圈部件或区域每股线的电流（ $I$ 为 Eqn. (4421)）。
励磁线圈电压: 仅适用于有限元磁矢势模型。; 报告通过选定线圈部件或区域的电压（Eqn. (4423) 中的 $V_{c o i l}$ ）。
励磁线圈复电流（虚部）: 仅对于谐波平衡 FE 磁矢势模型可用。; 报告通过选定线圈部件或区域的复电流 Eqn. (4422)) 的虚部。
励磁线圈复电流（实部）: 仅对于谐波平衡 FE 磁矢势模型可用。; 报告通过选定线圈部件或区域的复电流 (Eqn. (4422)) 的实部。
励磁线圈复电压（虚部）: 仅对于谐波平衡 FE 磁矢势模型可用。; 报告通过选定线圈部件或区域的复电压 Eqn. (4427)) 的虚部。
励磁线圈复电压（实数）: 仅对于谐波平衡 FE 磁矢势模型可用。; 报告通过选定线圈部件或区域的复电压 Eqn. (4427)) 的实部。
磁链: 报告通过选定线圈部件或区域的磁链。如果选择励磁线圈电路元件，则其分配的区域将包含在磁链计算中。一般情况下，这是计算磁通量连接的首选报告。但是，如果选择励磁线圈模型而不是有限元励磁线圈模型，也会激活励磁线圈集总参数模型并改用正则化磁通量连接报告。有关详细信息，请参见励磁线圈集总参数模型。

场函数

局部方向场: 表示电流流动方向的方向场。
槽填充因子: 提供励磁线圈横截面与总面积之比。励磁线圈导体面积物理值默认为相对。

与有限体积励磁线圈模型不同的是，有限元励磁线圈模型不提供单位电动势和单位磁链场函数。对于其他场函数和报告，可以结合励磁线圈集总参数模型激活有限元励磁线圈模型（请参见励磁线圈集总参数模型参考）。