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Commit 2d6c58e6 authored by Julien Fontchastagner's avatar Julien Fontchastagner
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Maj 2024

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...@@ -165,7 +165,7 @@ femm.mo_clearblock() ...@@ -165,7 +165,7 @@ femm.mo_clearblock()
> **Remarque :** Pour le calcul de l'énergie (ou de la coénergie) dans l'aimant, je vous renvoie à la [**page dédiée sur le Wiki de FEMM**](https://www.femm.info/wiki/PMEnergy) qui l'explique très bien. On retiendra que, pour un aimant, on peut utiliser : > **Remarque :** Pour le calcul de l'énergie (ou de la coénergie) dans l'aimant, je vous renvoie à la [**page dédiée sur le Wiki de FEMM**](https://www.femm.info/wiki/PMEnergy) qui l'explique très bien. On retiendra que, pour un aimant, on peut utiliser :
> \\[ w_{\text{mag}} = \frac{1}{2}\\,\mu\\, |\\!|{\bf h}|\\!|^2, ~ ~\text{et}~ ~ \widetilde{w}_{\text{mag}} = \frac{1}{2\\,\mu} |\\!|{\bf b}|\\!|^2 \\] > \\[ w_{\text{mag}} = \frac{1}{2}\\,\mu\\, |\\!|{\bf h}|\\!|^2, ~ ~ \text{et} ~ ~ \widetilde{w}_{\text{mag}} = \frac{1}{2\\,\mu} |\\!|{\bf b}|\\!|^2 \\]
On peut constater l'intérêt de prendre un domaine assez large en comparant les valeurs d'énergie calculées pour différents rayons de domaine (Rdom) : On peut constater l'intérêt de prendre un domaine assez large en comparant les valeurs d'énergie calculées pour différents rayons de domaine (Rdom) :
......
...@@ -386,7 +386,7 @@ print(" Inductance de la bobine via le flux %.3f µH" %(L*1e6) ) ...@@ -386,7 +386,7 @@ print(" Inductance de la bobine via le flux %.3f µH" %(L*1e6) )
On peut également calculer l'énergie magnétique \\(W_\text{mag}\\) ou la coénergie \\(\widetilde{W}_\text{mag}\\) stockées dans la bobine en intégrant leur densités volumiques **sur tout l'espace**. Elles sont, dans notre cas : On peut également calculer l'énergie magnétique \\(W_\text{mag}\\) ou la coénergie \\(\widetilde{W}_\text{mag}\\) stockées dans la bobine en intégrant leur densités volumiques **sur tout l'espace**. Elles sont, dans notre cas :
\\[ w_{\text{mag}} = \frac{1}{2\\,\mu_0} |\\!|{\bf b}|\\!|^2 , ~ ~\text{et}~ ~ \widetilde{w}_{\text{mag}} = \frac{1}{2}\\,\mu_0\\, |\\!|{\bf h}|\\!|^2 \\] \\[ w_{\text{mag}} = \frac{1}{2\\,\mu_0} |\\!|{\bf b}|\\!|^2 , ~ ~ \text{et} ~ ~ \widetilde{w}_{\text{mag}} = \frac{1}{2}\\,\mu_0\\, |\\!|{\bf h}|\\!|^2 \\]
* *MATLAB :* * *MATLAB :*
```Matlab ```Matlab
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...@@ -44,8 +44,8 @@ D'un point de vue magnétique, seules deux régions sont dignes d'intérêt ; le ...@@ -44,8 +44,8 @@ D'un point de vue magnétique, seules deux régions sont dignes d'intérêt ; le
La formulation du problème à résoudre ressemble à celle utilisée jusqu'alors pour des problèmes statiques, à ceci près que nous prendrons en compte l'équation de Maxwell-Faraday. Le courant source étant sinusoïdal (de pulsation \\(\omega\\) ), nous pourrons utiliser le repère complexe pour nos grandeurs. La formulation du problème à résoudre ressemble à celle utilisée jusqu'alors pour des problèmes statiques, à ceci près que nous prendrons en compte l'équation de Maxwell-Faraday. Le courant source étant sinusoïdal (de pulsation \\(\omega\\) ), nous pourrons utiliser le repère complexe pour nos grandeurs.
Dans FEMM, la transformation associée est : Dans FEMM, la transformation associée est :
\\[ u(t) \mapsto \underline{u}~ , ~\text{tel que :}~ ~u(t) = \operatorname{Re}(\underline{u}\\,\exp(i\\,\omega\\,t)) \\] \\[ u(t) \mapsto \underline{u} ~ , ~\text{tel que :} ~ ~ u(t) = \operatorname{Re}(\underline{u}\\,\exp(i\\,\omega\\,t)) \\]
\\[ \text{Et ainsi :}~ ~\frac{\partial \\, u}{\partial t} \mapsto i\\,\omega\\,\underline{u}\\] \\[ \text{Et ainsi :} ~ ~ \frac{\partial \\, u}{\partial t} \mapsto i\\,\omega\\,\underline{u}\\]
> **Attention :** FEMM utilise la convention anglo-saxonne qui repose sur un invariant d'amplitude. En général, la transformation complexe que nous utilisons d'ordinaire repose sur un invariant de puissance. En d'autre termes : habituellement, le module du complexe représente la valeur efficace de la grandeur ; mais dans FEMM c'est sa valeur max. > **Attention :** FEMM utilise la convention anglo-saxonne qui repose sur un invariant d'amplitude. En général, la transformation complexe que nous utilisons d'ordinaire repose sur un invariant de puissance. En d'autre termes : habituellement, le module du complexe représente la valeur efficace de la grandeur ; mais dans FEMM c'est sa valeur max.
> >
...@@ -61,7 +61,7 @@ Où : ...@@ -61,7 +61,7 @@ Où :
* \\(- i\\,\omega\\,\sigma\\,{\bf \underline{a}}\\) : est le terme représentant les courants induits, * \\(- i\\,\omega\\,\sigma\\,{\bf \underline{a}}\\) : est le terme représentant les courants induits,
* \\(- \sigma\\,{\bf grad}\\,\underline{v}\\) : est un terme constant en 2D servant uniquement à assurer la conservation du courant dans les conducteurs, c'est-à-dire : * \\(- \sigma\\,{\bf grad}\\,\underline{v}\\) : est un terme constant en 2D servant uniquement à assurer la conservation du courant dans les conducteurs, c'est-à-dire :
\\[ \underline{I_c} = \\iint\limits_{\text{section portant I_c}} {\bf \underline{j_{\text{tot}}}}\cdot{\bf d S}\\] \\[ \underline{I_c} = \\iint\limits_{\text{section portant I_c}} {\bf \underline{j_{\text{tot}}}}\cdot{\bf d S}\\]
\\[\text{Avec :}~ ~ {\bf \underline{j_{\text{tot}}}} = {\bf \underline{j_s}} - i\\,\omega\\,\sigma\\,{\bf \underline{a}} - \sigma\\,{\bf grad}\\,\underline{v}\\] \\[\text{Avec :} ~ ~ {\bf \underline{j_{\text{tot}}}} = {\bf \underline{j_s}} - i\\,\omega\\,\sigma\\,{\bf \underline{a}} - \sigma\\,{\bf grad}\\,\underline{v}\\]
**Ceci dit, allons-y !** **Ceci dit, allons-y !**
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...@@ -33,7 +33,7 @@ $$ \text{div}\\,{\bf a} = 0 $$ ...@@ -33,7 +33,7 @@ $$ \text{div}\\,{\bf a} = 0 $$
Compte-tenu de ce qui précède, le problème peut être résolu en utilisant des **éléments finis triangulaires nodaux du premier ordre**, où les degrés de liberté (inconnues) seront les valeurs aux nœuds des composantes \\(a_z\\) ou \\(a_\theta\\) du potentiel vecteur. Compte-tenu de ce qui précède, le problème peut être résolu en utilisant des **éléments finis triangulaires nodaux du premier ordre**, où les degrés de liberté (inconnues) seront les valeurs aux nœuds des composantes \\(a_z\\) ou \\(a_\theta\\) du potentiel vecteur.
Ainsi, la condition aux limites par défaut (implicite) sur une frontière du domaine sera une condition de Neumann homogène : Ainsi, la condition aux limites par défaut (implicite) sur une frontière du domaine sera une condition de Neumann homogène :
\\[ \frac{\partial\\,a_z}{\partial n} = 0, ~ ~\text{ou}~ ~ \frac{\partial\\,(r\\,a_\theta)}{\partial n} = 0\\] \\[ \frac{\partial\\,a_z}{\partial n} = 0, ~ ~ \text{ou} ~ ~ \frac{\partial\\,(r\\,a_\theta)}{\partial n} = 0\\]
Celle-ci est équivalente à une induction tangentielle nulle. Par conséquent, **sauf imposition par l'utilisateur d'une condition particulière sur un des bords, le champ sera orthogonal à cette frontière par défaut** (ce qui n'est généralement pas voulu). Celle-ci est équivalente à une induction tangentielle nulle. Par conséquent, **sauf imposition par l'utilisateur d'une condition particulière sur un des bords, le champ sera orthogonal à cette frontière par défaut** (ce qui n'est généralement pas voulu).
> **Vous trouverez tous les compléments théoriques dans l'[EC A4-EC1 « Électromagnétisme BF analytique et numérique »](https://cours.jufont.net/ensem/emag-bf/).** > **Vous trouverez tous les compléments théoriques dans l'[EC A4-EC1 « Électromagnétisme BF analytique et numérique »](https://cours.jufont.net/ensem/emag-bf/).**
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...@@ -66,7 +66,7 @@ Et les matériaux magnétiques sont définis par celle-ci : ...@@ -66,7 +66,7 @@ Et les matériaux magnétiques sont définis par celle-ci :
Pour calculer les forces s'exerçant sur les pièces mobiles, FEMM utilise le tenseur des contraintes électromagnétique de Maxwell. Pour calculer les forces s'exerçant sur les pièces mobiles, FEMM utilise le tenseur des contraintes électromagnétique de Maxwell.
Le terme général de celui-ci dans l'air (contribution purement magnétique) est : Le terme général de celui-ci dans l'air (contribution purement magnétique) est :
\\[T_{i\\,k} = \frac{1}{\mu_0}\\,b_i\\,b_k -\frac{\delta_{i k}}{2\\,\mu_0}|\\!|{\bf b}|\\!|^2 ~;~ ~ ~ i,k = x,y,z\\] \\[T_{i\\,k} = \frac{1}{\mu_0}\\,b_i\\,b_k -\frac{\delta_{i k}}{2\\,\mu_0}|\\!|{\bf b}|\\!|^2 ~ ; ~ ~ ~ i,k = x,y,z\\]
Dans notre cas particulier, l'expression du tenseur est : Dans notre cas particulier, l'expression du tenseur est :
\\[\overline{\overline{{\bf T}}} = \frac{1}{2\\,\mu_0}\begin{pmatrix}b_x^2-b_y^2 & 2\\, b_x b_y & 0 \\\\ 2\\,b_x b_y & b_y^2-b_x^2 & 0 \\\\ 0 & 0 & - (b_x^2 + b_y^2 )\end{pmatrix}\\] \\[\overline{\overline{{\bf T}}} = \frac{1}{2\\,\mu_0}\begin{pmatrix}b_x^2-b_y^2 & 2\\, b_x b_y & 0 \\\\ 2\\,b_x b_y & b_y^2-b_x^2 & 0 \\\\ 0 & 0 & - (b_x^2 + b_y^2 )\end{pmatrix}\\]
...@@ -75,7 +75,7 @@ On déduit la force par : ...@@ -75,7 +75,7 @@ On déduit la force par :
\\[ {\bf F} = \iint_{S}\\,\overline{\overline{{\bf T}}}\cdot{\bf d S}\\] \\[ {\bf F} = \iint_{S}\\,\overline{\overline{{\bf T}}}\cdot{\bf d S}\\]
\\(S\\) est une surface fermée située dans l'air et entourant la pièce mobile. Puisque notre problème est 2D, cette surface sera représentée par un cylindre de longueur \\(L_z\\) et s'appuyant sur un contour fermé \\(C\\), et : \\(S\\) est une surface fermée située dans l'air et entourant la pièce mobile. Puisque notre problème est 2D, cette surface sera représentée par un parallélépipède rectangle (pavé droit) de longueur \\(L_z\\) et s'appuyant sur un contour fermé \\(C\\), et :
\\[ {\bf F} = L_z\\,\oint_{C}\\,\overline{\overline{{\bf T}}}\cdot{\bf n}\\, \text{d}l\\] \\[ {\bf F} = L_z\\,\oint_{C}\\,\overline{\overline{{\bf T}}}\cdot{\bf n}\\, \text{d}l\\]
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