Maxwell参数化建模和优化分析.pdf
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2021-10-20
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Maxwell 参数化建模和优化设计
1 前言
随着产业升级，各领域工业产品的性能指标需求逐步提高，设计工程师们发现仅依靠理论
和经验难以完成设计任务，在这种情况下借助高性能计算机和专业的仿真设计软件，让“电脑”
代替“人脑”从海量的解集中搜寻最优设计方案成为必然趋势，设计工程师正逐渐转变为优化
算法策略的设计者。
以电机设计为例，电机的设计参数众多，同时涉及到多物理场的强耦合，电机工程师面对
的是大规模、高难度的优化设计问题。解决如此复杂的工程问题有两个重要的基础工作：即建
立复杂的参数化几何模型和制定合理的多目标优化策略并高效实施。ANSYS Maxwell 作为业界
最佳低频电磁场仿真设计软件，提供了多种几何参数化建模的方法，适用于不同复杂程度的工
程问题；同时，借助于 ANSYS Workbench 平台电磁、结构、流体以及优化模块，可进行电机
多物理场耦合的多变量多目标优化设计，另外借助于 ANSYS 平台强大的并行、分布式计算能
力，工程师可在最短的时间内对复杂优化策略进行分析和验证，快速实现产品迭代创新。本文
将从参数化建模、优化设计两个方面介绍 Maxwell 的相关功能。
2 参数化建模
通常可以将模型的几何参数、材料属性、温度、激励等设计参数设置成变量，当改变变量
的时候，模型会自动更新，以达到参数化模型的目的。参数化模型的优点：对设计参数进行更
改后模型会自动更新，可以快速方便的调整模型；轻松定义和自动创建同一系列的模型；便于
参数分析和优化分析；便于灵敏度分析、统计分析、公差分析等。参数化模型的目的：对于在
校学生可以快速搞清设计参数与性能指标的关系，加深对理论的理解；对于仿真工程师而言缩
短了建模时间、提高工作效率；对于研发工程师是产品优化设计、创新设计的重要基础工作。
Maxwell 可以实现的参数化设置如下：
① 几何模型参数化；
② 激励源/外电路参数化；
③ 材料属性参数化；
④ 温度参数化；
⑤ 网格参数化；
⑥ 求解设置参数化。
对于 ANSYS Maxwell 平台的仿真分析，我们可用的几何参数化建模方法大致分为以下八种，
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