ansysmaxwell涡流场分析案例.pdf
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1、1.训练后处理应用实例本例中的涡流模型由一个电导率=106S/m,长度为 100mm,横截面积为10 10m2的导体组成,导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位=120 的电流。(一 )启动 Maxwell 并建立电磁分 析1.在 windows系统下执行“开始”“所有程序”ANSYS Electromagnetic ANSYS Electromagnetic Suite 15.0 Windows 64-bit Maxwell 3D 命令, 进入 Maxwell 软件界面。2.选择菜单栏中FileSave命令,将文件保存名为“training_post ”3.选择菜单栏中Maxwel
2、l 3D Solution Type 命令,弹出Solution Type 对话框(1)Magnetic:eddy current(2)单击 OK 按钮4.依次单击 ModelerUnits 选项,弹出Set Model Units 对话框,将单位设置成m,并单击 OK 按钮。(二 )建立模型和 设置材料1.依次单击 Draw Box 命令,创建长方体在绝对坐标栏中输入:X=-5, Y=-5,Z=0,并按 Enter 键在相对坐标栏中输入:dX=5 ,dY=5, dZ=100,并按 Enter 键单击几何实体,左侧弹出属性对话框,重命名为:Cond 材料设置为conductor,电导率为=10
3、6S/m 2.依次单击 Draw Box 命令,创建长方体在绝对坐标栏中输入:X=55 ,Y=-10 ,Z=40,并按 Enter 键在相对坐标栏中输入:dX=75,dY=10 ,dZ=60,并按 Enter 键单击几何实体,左侧弹出属性对话框,重命名为:aux 3.依次单击 Draw Line 在绝对坐标栏中输入:X=0,Y=0 ,Z=0,并按 Enter 键在相对坐标栏中输入:dX=0 ,dY=0, dZ=100,并按 Enter 键名为 line1 4.依次单击 Draw line,生成长方形对角点为( 20,-20,50)、( -20, 20,50),名为line2 5.依次单击 Dr
4、aw Region 命令,弹出Region 对话框,设置如下:Pad individual directions (-100,-100,0)、( 200,100,100)(三 )指定边界条 件和源1.按 f 键,选择 Cond 与 Region 的交界面,依次单击菜单中的Maxwell 3D Excitations AssignCurrent 命令,在对话框中填入以下内容:(1)Name:SourceIn (2)Value:100 A (3)Palse:120deg (4)单击 OK 按钮2.按 f 键,选择Cond 与 Region 的另一个交界面,依次单击菜单中的Maxwell 3DExc
5、itations AssignCurrent 命令,在对话框中填入以下内容:(5)Name:SourceIn (6)Value:100 A (7)Palse:120deg (8)按Swap Direction 和OK按钮(四 )设置求解规 则1.依次选择菜单栏中Maxwell 3DAnalysis SetupAdd Solution Setup 命令,此时弹出Solution Setup 对话框,在对话框中设置:(1)Maximum number of passes(最大迭代次数):10 (2)Percent Error(误差要求):1% (3)Refinement per Pass(每次迭代
6、加密剖分单元比例):50% (4)SolverAdaptive Frequency (设置激励源的频率):60Hz (5)单击 OK 按钮。1.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D Validation Check命令,此时弹出的对话框中,如果全部项目都有说明前处理操作没有问题;如果有弹出,则需要重新检查模型;如果有!出现,则不会影响计算。2.依次选择 Maxwell 3D Analyze All 命令,此时程序开始计算。(五 )后处理依次单击 Maxwell 3DFieldsCalculator命令,弹出Fields Calculator 对话框1)导体内的功率 损耗(体积分)方法 一:1
7、选择 InputQuantityOhmic Loss 2选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择Cond,然后单击OK 按钮3选择 Scalar Integrate 4选择 OutputEval 5得到 Cond 计算损耗约为5 方法 二:计算公式为1选择 InputQuantityJ ,获得电流密度矢量J;2选择 Push 3选择 GeneralComplex:Conj ,求 J 的共轭;4选择 VectorMtal ,出现 Material Operation 窗口;5选择 Conductivity 、Divide ;单击 OK 按钮6选择 VectorDot 7
8、选择 GeneralComplex:Real;8选择 InputNumber ,设置为 Type:Scalar;Value:2;单击 OK 9选择 General/ 10选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择Cond,然后单击OK 按钮11选择 ScalarIntegrate 12选择 OutputEval 13得到 Cond 计算损耗约为5 2)沿着导体路径 的电压降(线积 分)计算 电压降的实部 :计算公式为1选择 InputQuantityJ ,获得电流密度矢量J;2选择 VectorMtal ,出现 Material Operation 窗口;3选择 Con
9、ductivity 、Divide ;单击 OK 按钮4选择 GeneralComplex :Real;5选择 InputGeometry 选择 Line,在列表中选择Line1 ,然后单击OK 按钮6选择 VectorTangent 7选择 Scalar Integrate 8选择 OutputEval 9得到电压降的实部分量为0.05V计算 电压降的虚部 :计算公式为1选择 InputQuantityJ ,获得电流密度矢量J;2选择 VectorMtal ,出现 Material Operation 窗口;3选择 Conductivity 、Divide ;单击 OK 按钮4选择 Gene
10、ralComplex:Imag;5选择 InputGeometry 选择 Line,在列表中选择Line1,然后单击OK 按钮6选择 VectorTangent 7选择 ScalarIntegrate 8选择 OutputEval 9得到电压降的实部分量为-0.0866V 理论 计算电压降幅 值为3)安培定律(线 积分)计算 磁场强度的实 部分量沿着线 line2 的线 积分1选择 InputQuantityH ;2选择 GeneralComplex:Real;3选择 InputGeometry 选择 Line,在列表中选择Line2,然后单击OK 按钮4选择 VectorTangent 5选
11、择 ScalarIntegrate 6选择 OutputEval 7出现 86.58A 实际电流的实部是100sin120=86.58A 计算 磁场强度的虚 部分量沿着线 line2 的线 积分1选择 InputQuantityH ;2选择 GeneralComplex:Imag;3选择 InputGeometry 选择 Line,在列表中选择Line2,然后单击OK 按钮4选择 VectorTangent 5选择 ScalarIntegrate 6选择 OutputEval 7出现 -49.98A 实际电流的虚部是100cos120=50A计算 相位1选择 Exch 和 Rlup 操作,确认
12、计算器顶部为-49.98A ,接下来是86.58A 2选择 Trig|Atan2 ,得到相位为120.000 4)计算磁通密度 散度(体积分)计算 磁通密度的实 部分量散度在 aux 上的体积分1选择 InputQuantityB ;2选择 GeneralComplex:Real;3选择 VectorDivg 4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择aux,然后单击OK 按钮5选择 ScalarIntegrate 6选择 OutputEval 7出现 -9.6810-10A 计算 磁通密度的虚 部分量散度在 aux 上的体积分1选择 InputQuantityB ;
13、2选择 GeneralComplex:Imag;3选择 VectorDivg 4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择aux,然后单击OK 按钮5选择 ScalarIntegrate 6选择 OutputEval 7出现 1.6810-9A 5)磁通量的计算 (面积分)磁通 量实部的计算1选择 InputQuantityB 2选择 Vector:Scal?Scalar Y 3选择 GeneralComplex:Real;4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择aux,然后单击OK 按钮5GeneralDomain 6选择 InputGeo
14、metry 选择 Surface,在列表中选择XZ,然后单击OK 按钮7选择 Scalar Integrate8选择 OutputEval 9出现 5.0610-8Wb 磁通 量实部的计算1选择 InputQuantityB 2选择 Vector:Scal?Scalar Y 3选择 GeneralComplex:Imag;4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择aux,然后单击OK 按钮5GeneralDomain 6选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择XZ,然后单击OK 按钮7选择 Scalar Integrate8选择 Outpu
15、tEval 9出现 -8.7610-8Wb 磁通量的幅度为1.0110-7Wb, 进而可以获得导体与积分表面边界构成的矩形环之间的互感为在环内感应电压的幅度为6)计算总电阻损 耗(体积分)-Maxwell_v16_3D_WS02_BasicEddyCurrentAnalysis1选择 InputQuantityOhmic Loss 2选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择Disk,然后单击OK 按钮3选择 Scalar Integrate 4选择 OutputEval 5得到 Disk 计算损耗约为270.38W 7)计算磁通量-06_1_maxwell_eddyc
16、urrent_Asymmetric_ConductorBz_real1选择 InputQuantityB 2选择 Vector:Scal?Scalar Z 3选择 GeneralComplex :Real;4选择 GeneralSmooth 注意 :在特斯拉 (Tesla)的单位中, 流量密度将默认显示。如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5 和步骤 6,否则跳到第7 步5选择 InputNumber ,设置为Type:Scalar;Value:10000;单击 OK 6General* 7选择 Add 和指定名称为Bz_real Bz_imag8选择 InputQuantityB 9选择 V
17、ector:Scal?Scalar Z 10选择 GeneralComplex :Imag;11选择 GeneralSmooth 注意 :在特斯拉 (Tesla)的单位中, 流量密度将默认显示。如果您希望看到高斯单位的结果执行步骤5 和步骤 6,否则跳到第7 步12选择 InputNumber ,设置为Type:Scalar;Value:10000;单击 OK 13General* 14选择 Add 和指定名称为Bz_imag8)计算辐射功率-06_2_maxwell_eddycurrent_Radiation_Boundary1选择 InputQuantityE ;2选择 InputQuan
18、tityH ;3选择 GeneralComplex :Conj ;4选择 VectorCross 5选择 GeneralComplex :Real;6选择 InputNumber ,设置为Type:Scalar;Value:0.5;单击 OK 7选择 General* 8选择 Add 和指定名称为Poynting 9)计算电流(面 积分)-07_1_maxwell_transient_reluctance_motor1选择 InputQuantityJ 2选择 Vector:Scal?Scalar Z 3选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择Terminal_A1
19、 ,然后单击OK 按钮4选择 Scalar Integrat e 5选择 InputNumber ,设置为Type:Scalar;Value:150;单击 OK 6选择 General/ 7选择 OutputEval 8单击 Done 10)计算电流(面 积分)-05_3_maxwell_magnetostatic_reluctance_motor1选择 InputQuantityJ 2选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择Terminal_A1 ,然后单击OK 按钮3选择 VectorNormal 4选择 Scalar Integrate5选择 OutputEv
20、al 6出现通过线圈的电流,等于3750 7单击 Done 11)霍尔传感器流 量密度作为时间 的函数(面积分)-07_2_maxwell_transient_rotational_motion1选择 InputQuantityB 2选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择Sensor,然后单击OK 按钮3选择 VectorNormal 4选择 Undo 5选择 Scalar Integrate6选择 InputNumber ,设置为 Type:Scalar;Value:1;单击 OK 7选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择Senso
21、r,然后单击OK 按钮8选择 Scalar Integrate9General/ 10选择 Add 11指定名称为Bsensor 12单击 Done 12)通过线圈产生 电流,作为时间 的函数-07_3_maxwell_transient_translational_motion1选择 InputQuantityJ 2选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择Coil_Terminal ,单击 OK 按钮3选择 VectorNormal 4选择 Scalar Integrate5选择 Add 6指定名称为It 7单击 Done 2.Maxwell 3D: 铜线圈涡流分
22、析(一 )启动 Workbench 并保存1.在 windows 系统下执行“开始”“所有程序”ANSYS 15.0 Workbench 15.0 命令,启动 ANSYS Workbench 15.0 ,进入主界面。2.进入 Workbench 后,单击工具栏中的按钮,将文件保存名为“Eddycurrent”(二 )建立电磁分 析1.双击 Workbench 平台左侧的Toolbox Analysis SystemsMaxwell 3D 此时在Project Schematic 中出现电磁分析流程图。2.双击表 A 中的 A2,进入 Maxwell 软件界面。 在 Maxwell 软件界面可以
23、完成有限元分析的流程操作。3.选择菜单栏中Maxwell 3D Solution Type 命令,弹出Solution Type 对话框,选择eddy current,并单击OK 按钮。4.依次单击 ModelerUnits 选项, 弹出 Set Model Units 对话框, 将单位设置成mm,并单击 OK 按钮。(三) 建立几何模 型和设置材料1.创建铝板模型(stock)(1)依次单击 Draw Box 命令,创建长方体在绝对坐标栏中输入:X=-0 ,Y=0,Z=0,并按 Enter 键在相对坐标栏中输入:dX=294 ,dY=294,dZ=19,并按 Enter 键单击几何实体,左侧
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