如何构建磁制冷的最优磁体组件：基于等几何分析的结构优化
数值分析
2023-05-03 v2 数值分析
最优化与控制
摘要
在寻找更高效且对环境影响更小的制冷技术的过程中，磁热学领域被认为是一种有前景的替代方案。为产生制冷跨度，采用旋转永磁组件对磁热材料进行周期性磁化与退磁，这些材料在施加磁场时会发生温度变化。本工作中，一个面向商业化的轴向旋转永磁组件利用拓扑与形状优化进行了计算设计。这在等几何分析框架中得以高效实现，其中采用调和 mortar 方法耦合多片模型中的旋转转子-定子系统。对内置、外置与同旋组件进行了比较，并确定了不同磁体质量下的优化设计。这些仿真用于均化磁热材料中的磁通密度。分析了不同几何参数下的合成转矩。此外，研究了有源磁回热器中各向异性的影响以引导磁通。通过分析并分类不同示例，找到了用于磁制冷的最优磁体组件。
引用
@article{arxiv.2212.06580,
title = {How to Build the Optimal Magnet Assembly for Magnetocaloric Cooling: Structural Optimization with Isogeometric Analysis},
author = {Michael Wiesheu and Melina Merkel and Tim Sittig and Dimitri Benke and Max Fries and Sebastian Schöps and Oliver Weeger and Idoia Cortes Garcia},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.06580},
year = {2023}
}