ANSYS仿真电磁系统温度场步骤.doc

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1、应用ANSYS对接触器电磁系统热场仿真步骤1、 熟悉掌握ANSYS软件的基本操作。2、 建模(Modeling)。通过ANSYS前处理器中的Modeling对电磁系统进行建模，可适当进行一些简化。需要建一大的空气体将整个电磁系统包住。3、 选择单元(Element Type)。ANSYS软件中SOLID97单元可以进行电磁场与温度场的顺序耦合，所以选择这个单元进行磁场的分析。选择好单元后，进行自由度设置，这方面可以详细阅读ANSYS的help文件中关于SOLID97单元的介绍。电磁系统中线圈是载压型线圈，它的SOLID97单元的自由度就应该选择AX、AY、AZ、CURR；其他部件为了进行涡流场

2、计算，选择AX、AY、AZ、VOLT。4、 材料属性设置(Material Props)。电磁系统中包含硅钢片、分磁环、线圈、骨架以及空气体，需对每个部分设置相应的材料属性。本次分析涉及到的材料属性有相对磁导率、电阻率、热传导系数和对流散热系数，查阅相关材料手册获得这些参数。对于受温度影响的参数需将其与温度变化的关系设置好。5、 对模型各部分赋相应的材料、坐标系、实参数(Meshing)。对于线圈单元，需进行实参数定义，包括线圈横截面、匝数、体积、电流方向矢量、对称系数和填充系数（线圈体积可以通过建好的模型直接获得）。线圈的单元坐标系必须为圆柱局部坐标系。其他部分可以使用全局坐标系，不需要实参

3、数。6、 划分网格(Meshing)。具体如何划分需通过自己不断尝试。网格划分越密，计算越精确，但计算速度很慢，对电脑内存要求很大，所以需不断调试。7、 耦合线圈单元CURR自由度(Coupling/Ceqn)。选中线圈所有节点进行耦合。8、 加载磁场分析的边界条件和载荷(Loads)。线圈电压加载在线圈单元上，电压大小为峰值，相角为0。由于SOLID97单元是矢量法分析，因此在整个模型最外层表面施加磁力线平行的边界条件即可。9、 磁场分析选项设置，写入物理环境。定义为谐波分析，设置分析频率。设置好后写入磁场分析物理环境文件中。10、 清除磁场分析的边界条件和载荷。进行单元转换，将原来单元转换

4、为热场分析单元SOLID70。11、 加载热场分析的载荷和边界条件。通过坐标的面选择方式，选中与空气有接触的面，加载相应的水平热对流散热系数或垂直热对流散热系数。在空气体最外层表面施加温度边界条件，定义为室温。12、 热场分析选项设置，写入物理环境。定义为瞬态分析，设置好载荷步、输出步长等。写入热场分析的物理环境文件中。 前面这些操作可以先通过GUI操作进行，软件会自动生成相应的APDL命令流，可以查看Session Editor获得。将这些命令流存入文本文件中，之后只要通过输入命令流就可以完成一系列操作。然后开始DO循环求解，一般进行四步循环，这部分需通过APDL语言编辑好程序。每一次的DO

5、循环中包括下面几个步骤。13、 读入磁场物理环境。第一次循环时初始化整个模型温度为环境温度，以后循环中读入热场分析的结果文件。通过*if、*else进行编程。进行第一次磁场解算。14、 分析结束后，进入后处理。读取电流的实部值和虚部值，计算相角。重新进行一次第13步骤，然后选中线圈单元，重新加载电压，大小仍为峰值，角度为前面计算得到的角度。进行第二次的磁场解算。15、 读入热场分析的物理环境。第二次及之后几次循环需进行热重启动，用*if判断。定义热分析结束时间，读入磁场分析的结果文件。进行热场解算。 进行完上述的循环后，可以通过后处理查看电磁系统各部分的温度分布情况，计算电磁系统各个部分的平均

6、温度。2 接度度分电部磁算统情度的统真电步查后以环循完 算解热文果场读时析义定 *启进需几次第理的场算解磁行度到得为，为小压新，线选， 次进角计部虚的取理入，算场一进编 *过件结析入环循，环型整初循次环物骤个面中 的一好言 分，循四，环 后。系完可命输要之文入令这得获 查流令 相成自，进 通以操 中文理的场。长出荷设，瞬定理写设选温室，界度施层体。热散垂系热平应加面有气，择的标。界载分0 单析热单原转行荷载边分场中文环分入好置析分析为定理写置选可即界的磁施表型在，分是元 。角值峰压上线在电。 和界的场合行点圈线) 由 试断需所很脑，慢速确越，划网断己需何具) 数参不标全以分。坐柱须必单圈）接型过以圈数充系、量流、数截横括数行需单对 (、的应各好置的变其数响度对参得册关查系散和传、电磁对性的涉本属材置部每需空架线磁分含包电) (性 选计涡了部； 选就度单 它线载线统。介 于 阅可这设由进后选析磁进这以合耦度与行以 软 (住包电将空的要化行进模进系电 的器前 。 作本基