Onderzoeksproject P4/20 (Onderzoeksactie P4)
Het reeds gedane onderzoek laat toe om de software voor het efficiënt berekenen van elektromagnetische velden te beëindigen. De software, die zowel gebruik maakt van de eindige elementen methode als de integraalmethode, is origineel en vernieuwend op verschillende punten: een objectgeoriënteerde structuur, het gebruik van verschillende eindige elementen formulaties, een automatische adaptieve verfijning gebaseerd op een foutenschatter, de mogelijkheid om met niet-lineariteiten en anisotropie rekening te houden, ... Dit laat toe om de meest voorkomende problemen op het gebied van de elektromagnetische toepassingen op te lossen: zowel elektrische en magnetische veldberekeningen als de berekening van afgeleide fysische grootheden zoals geïndiceerde stromen, Jouleverliezen, elektromagnetische krachten en koppels,...
Het doel van het onderzoeksproject is dieper in te gaan in het modellisatieproces. In praktische toepassingen zijn de elektromagnetische fenomenen gekoppeld met andere fysische fenomenen, bv. van thermische of mechanische aard. Analyse van dit soort gekoppelde problemen vereist het gelijktijdig oplossen van de betrokken vergelijkingen, maar ook de studie in welke mate de materiaaleigenschappen afhangen van de verschillende fysische grootheden. Zo zijn de elektrische geleidbaarheid en de magnetische permeabiliteit temperatuurafhankelijk.
Het onderzoeksproject wordt daarom toegespitst op twee punten:
- De ontwikkeling van de software om het mogelijk te maken de vergelijkingen van het gekoppeld probleem gelijktijdig op te lossen. Door de objectgeoriënteerde structuur is de software modulair opgebouwd en vormt hierdoor een goed vertrekpunt voor verdere ontwikkelingen.
- Voorstelling van materiaaleigenschappen (niet-lineariteiten, anisotropie, magnetische en elektrische hysteresis, ...) en hun afhankelijkheid van uitwendige invloeden. In vele gevallen zijn deze eigenschappen niet goed gekend en moeten daarom experimenteel bepaald worden om ze te kunnen gebruiken in de numerieke modellen.
De verdeling van het werk, de competentie en de combinatie van de technische middelen van de drie laboratoria (ULg, KUL en RUG) laten toe om het complementaire tussen numeriek en experimenteel onderzoek tot een goed einde te brengen. Dit onderzoek laat bovendien de analyse toe van tot nu toe onopgeloste belangrijke problemen. Bv.:
- Koppeling met de (vermogenelektronische) voeding laat de studie van de invloed van de harmonischen op bv. het gedrag van de elektrische motor toe en zal tot een verbeterde ontwerpprocedure van de passieve vermogenelektronische onderdelen leiden.
- Elektromechanische koppeling laat de studie toe van magnetostrictie. Deze effecten worden meestal als parasitair beschouwd (productie van geluid en verliezen in magnetische materialen), maar zouden evengoed het werkingsprincipe van bepaalde toepassingen kunnen vormen. Het gebruik van het piëzo-elektrisch effect in motoren is een veelbelovend voorbeeld van elektromechanische koppeling.
- Er zijn talrijke voorbeelden van elektrochemische koppelingen. In vele elektrische machines is het evenwicht tussen verliezen (hysteresis, geïndiceerde stromen, Joule-effect) en koeling een belangrijk dimensioneringsaspect. Een andere praktische toepassing is het inductief verwarmen van blikplaten. De fundamentele analyse van de vorm van de spoel is de enige mogelijkheid om een uniforme temperatuursverdeling te garanderen (en daaruit volgend de kwaliteit van het eindproduct), vereist voor hoogtechnologische materialen.
