2D-моделювання при багатоваріантних розрахунках магнітної індукції в матрицях поліградієнтних електромагнітних сепараторів

Анотація

У статті обґрунтувано застосування 2D-моделювання при багатоваріантних розрахунках магнітної індукції в матрицях поліградієнтних електромагнітних сепараторів. Показано, що використання двовимірних моделей базується на певних припущеннях щодо граничних умов та характеру розподілу магнітного поля в робочих проміжках, не потребуючи значних обчислювальних ресурсів та часу розрахунку. Представлено комбінований підхід до проведення багатоваріантних розрахунків магнітної індукції в робочій зоні електромагнітного сепаратора, заснований на використанні переваг скінченно-елементного аналізу як у двовимірній, так й у тривимірній постановці. Для визначення векторного магнітного потенціалу на границях двовимірних розрахункових областей проведені дослідження просторового розподілу магнітного поля в робочих проміжках матриці сепаратора. Для цього шляхом випадкової вибірки обрано три варіанти сепаратора, які відрізняються геометричними параметрами поліградієнтних матриць. Для моделей з вибірки повітряний проміжок змінюється в достатньо широкому діапазоні. Інші вихідні дані при моделюванні для трьох варіантів лишались незмінними. Побудовані тривимірні комп’ютерні моделі та отримані числові значення векторного магнітного потенціалу на границях розрахункових областей. Здійснено 2D-моделювання розрахункових моделей трьох варіантів з прийнятими граничними умовами. Порівняно результати розрахунку значень магнітної індукції, що отримані, відповідно, при 2D- та 3D-моделюванні, результати порівняння представлено у вигляді таблиць та графіків. Знайдено відносну похибку розрахунку магнітного поля для трьох варіантів. Показано, що отримані при 3D-моделюванні значення векторного магнітного потенціалу для прийнятих трьох варіантів електромагнітних систем, можуть бути використані для аналізу, обробки та обчислень магнітної індукції при 2D-моделюванні.

Верифіковано обчислення магнітної індукції при 2D-моделюванні, що дозволило зменшити часові витрати, пов’язані з 3D-моделюванням, та підвищити, таким чином, обчислювальну ефективність розрахунків в цілому.