舰船高速电机多物理场计算中的材料耦合模型研究

This project focuses on material’s model for multi-physics analysis of vessel high speed motor, aiming to provide solution to its precise design.and optimization. At present, traditional analysis method can not consider the coupled property of the material, leads to difficulty in realize bi-directional analysis. So the project starts with research of material’s coupled property, and develops a precise database for creating mathematic model which is fit for numerical computation, to remedy the shortcomings of nowadays uni-directional coupled multiphysics model. The project also proposes bi-directional coupled iterative scheme considering rotational object for transient electromagnetic, thermal, stress field, to explore the key technologies for solving the problem and proposes multi-time-scale timestep scheme to match the time constants of various field, introduces high performance computation(HTC) technique to multiphysics analysis to speed up the solution process. Finally, on the basis of the research, we will build a measurement platform for testing physics field of high speed motor, in order to.validate material’s coupled model and computational scheme.

本项目针对舰船高速电机多物理场计算中的材料模型进行深入系统研究，为实现其精确设计与优化提供分析方法。在现有研究成果无法准确描述材料的耦合性能，难以进行双向耦合计算的前提下，本项目提出从材料耦合性能研究入手，建立多因素(温度、应力、磁场)作用下的材料性能数据库，以及适合于瞬态数值计算的耦合模型，弥补现有单向耦合计算方法的不足；提出考虑旋转运动的瞬态电磁场、温度场和应力场双向耦合迭代方法，初步探索电磁场、温度场和应力场多场耦合计算问题；提出多时间尺度的物理场计算方法，以匹配各物理场不同的时间常数；将高性能计算引入多场耦合计算，加快收敛速度。最后，在研究成果基础上，搭建高速原理电机物理场测量平台，对耦合模型与计算方法进行试验验证。

本项目针对舰船高速电机多物理场计算中的材料模型进行深入系统研究，为实现其精确设计与优化提供分析方法。在现有研究成果无法准确描述材料的耦合性能，难以进行双向耦合计算的前提下，本项目提出从材料耦合性能研究入手，建立多因素(温度、应力、磁场)作用下的材料性能数据库，以及适合于瞬态数值计算的耦合模型，弥补现有单向耦合计算方法的不足；提出考虑旋转运动的瞬态电磁场、温度场和应力场双向耦合迭代方法，初步探索电磁场、温度场和应力场多场耦合计算问题；提出多时间尺度的物理场计算方法，以匹配各物理场不同的时间常数；将高性能计算引入多场耦合计算，加快收敛速度。最后，在研究成果基础上，搭建高速原理电机物理场测量平台，对耦合模型与计算方法进行试验验证。