ゼロ初期化： 過渡数値問題
問題： 過渡数値
いくつかの状況では、初期時刻t=0sにおいて、シミュレーションの“開始”とすべての情報の考慮が、“物理的な現実に忠実に従って”行われないことがあります。
この場合、シミュレーションの開始時に“数値過渡現象”が生じることで、解析プロセスが歪められます。この“数値過渡現象”には以下の短所があります：
- 計算時間の増大
- 最初の時間ステップでの不正確な結果
- 収束の問題（基本的に3Dで）
“リスクがある”状況は次のとおりです：
- 初期時刻t=0sにおける磁石または非NULLの電流源
- 電気回路に結合されたソリッド導体やコイル導体
t=0sにおいて非NULLの電磁界源がある場合
時間t=0sにおいて非NULLの電磁界源がある場合（磁石または電流）、Fluxモデルではこれらが常に正しく考慮されるわけではありません。
- Flux内： 状態変数の初期値（計算の開始点）は、すべての計算ドメイン内でゼロです（ゼロに設定された変数）。
- 現実： 電磁界源（永久磁石または電流）によって、スタディ開始時点（t=0s）の前に電磁界が«生成»されます。
補足説明を次の表に示します。
| 現実 | Fluxシミュレーション |
|---|---|
| 永久磁石がデバイス内に配置 / 導入された後に、永久磁石によって«界が生じます»。 | スタディの開始時点（初期時刻t=0s）から、永久磁石によって«磁界が生じます» |
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結果：
シミュレーションにおいて初期時刻t=0s付近では、導関数dΦ/dtの数値評価は正しくありません。
-
最初の時間ステップt=t1において：
は非常に重要であるため、量dΦ/dtの値は非常に重要です。 -
2つ目の時間ステップt=t2において：
が低減されるため、dΦ/dtの値は大幅に低減されます。
Flux導体のレベル
Fluxの磁界源（コイル導体またはソリッド導体）のレベルでは、電流と電圧の関係は次のとおりです：
デバイスに磁石が含まれている場合、シミュレーションにおいて、t=0sの付近でのdΦ/dtの値は正しくありません。その結果として、導体端子において数値的な過電圧が生じます。
この過電圧は、最初の時間ステップにおいて、コイル内の磁束は初期値のゼロから最初の時間ステップ（磁石によって生じた磁束）に至るまで変動するという事実によって説明できます。前述のとおり、この変動は非常に重要です。
受動コンポーネントのレベル
インダクタンスまたはコンデンサータイプの受動コンポーネントのレベルで、電流と電圧の関係を次の表に示します。
初期時刻t=0sの付近で過電圧または過電流が生じている場合は、導関数dI/dtおよびdU/dtの値も間違っています。
| コンポーネント |
電流電圧特性 |
特性量 | 初期値 |
|---|---|---|---|
| インダクター |  |
Lはインダクタンス値（H） | 未導入 |
| コンデンサー |  |
Cは静電容量値（F） |
初期電圧 U（t=0） |
プレゼンテーション
調査対象のデバイスはダイナモです。
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計算条件 |
有限要素ドメイン | 電気回路 |
|---|---|---|
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結果
いずれかのコイルの終端で測定された電圧を次の図に示します。基準結果とFluxの結果を次の表に示します。
| 基準電圧 | Flux内で計算された電圧 |
|---|---|
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| 20Vあたりの電圧振動 | 150Vの過電圧 |
Fluxでは約150Vの初期過電圧が見られます。この過電圧は、最初の時間ステップにおいて、コイル内の磁束が初期値（磁束なし）と最初の時間ステップ（磁石によって生じた磁束）の間で変動することが非常に重要であるという事実に起因します。数値的起源を持つこの過電圧には物理的意味はなく、シミュレーションを変化させる数値過渡現象の起点で発生する可能性があります。