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=10 S/m,长度为 100mm,横截面积为 1010m 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 ElectromagneticANSYSElectromagnetic Suite 15.0Windows 64-bitMaxwell 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 Maxwell
2、3DSolution Type 命令,弹出 Solution Type 对话框(1)Magnetic:eddycurrent(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 DrawBox 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 S/m2.依次单
3、击 DrawBox 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:aux3.依次单击 DrawLine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 line14.依次单击 Drawline,生成长方形对角点为(20,-20,50)、(-20,20,50),名为 line25.依次单击 DrawRegion 命令,弹出 Region 对话框
4、,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 3DExcitationsAssignCurrent 命令,在对话框中填入以下容:(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 3DExcitations.可修编662.-AssignCurrent 命令,在对话框中填
5、入以下容:(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 SetupAddSolutionSetup 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(每次迭代加密剖分单元比例):50%(4)SolverAdaptive Frequency(设置
6、激励源的频率):60Hz(5)单击OK按钮。1.依次选择菜单栏中的 Maxwell 3DValidation 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 3DAnalyze 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)导体的功率损耗(体积分)方法一:1选择 InputQuantityOhmic Loss2选择 InputGeometry 选择 Volu
7、me,在列表中选择 Cond,然后单击 OK 按钮3选择 ScalarIntegrate4选择 OutputEval5得到 Cond 计算损耗约为 5方法二:计算公式为PCond1 J J*RedV2Cond1选择 InputQuantityJ,获得电流密度矢量 J;2选择 Push3选择 Generalplex: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 VectorDot7选择 Generalplex:Real;8选择 InputNumber,设置为 Typ
8、e:Scalar;Value:2;单击 OK9选择 General/.可修编.-10选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择 Cond,然后单击 OK 按钮11选择 ScalarIntegrate12选择 OutputEval13得到 Cond 计算损耗约为 52)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URJ Redlline11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 Genera
9、lplex: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 VectorTangent7选择 ScalarIntegrate8选择 OutputEval9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UIJ Imdlline11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 Generalplex:Imag;5选择 InputGeometry 选择 Li
10、ne,在列表中选择 Line1,然后单击 OK 按钮6选择 VectorTangent7选择 ScalarIntegrate8选择 OutputEval9得到电压降的实部分量为-0.0866V理论计算电压降幅值为U URUI 0.1V3)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 Generalplex:Real;3选择 InputGeometry 选择 Line,在列表中选择 Line2,然后单击 OK 按钮.可修编22.-4选择 VectorTangent5选择 ScalarIntegrate6选择 OutputEval
11、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 Generalplex: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 VectorTangent5选择 ScalarIntegrate6选择 OutputEval7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,确认计算器顶部为-49.98A,接下来是 86.58A2选择 Trig|Atan2,得到相位
12、为 120.0004)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 Generalplex:Real;3选择 VectorDivg4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择 aux,然后单击 OK 按钮5选择 ScalarIntegrate6选择 OutputEval-107出现-9.6810 A计算磁通密度的虚部分量散度在 aux 上的体积分1选择 InputQuantityB;2选择 Generalplex:Imag;3选择 VectorDivg4选择 InputGeometry 选择 Vo
13、lume,在列表中选择 aux,然后单击 OK 按钮5选择 ScalarIntegrate6选择 OutputEval-97出现 1.6810 A5)磁通量的计算(面积分)磁通量实部的计算1选择 InputQuantityB2选择 Vector:Scal?Scalar Y3选择 Generalplex:Real;4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择 aux,然后单击 OK 按钮5GeneralDomain.可修编.-6选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 XZ,然后单击 OK 按钮7选择 ScalarIntegrate8选择 Ou
14、tputEval-89出现 5.0610 Wb磁通量实部的计算1选择 InputQuantityB2选择 Vector:Scal?Scalar Y3选择 Generalplex:Imag;4选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择 aux,然后单击 OK 按钮5GeneralDomain6选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 XZ,然后单击 OK 按钮7选择 ScalarIntegrate8选择 OutputEval-89出现-8.7610 Wb-7磁通量的幅度为 1.0110 Wb,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
15、为Lmutual在环感应电压的幅度为magI1.01109HVinduced 2fLmutualI 3.81105V6)计算总电阻损耗(体积分)-Maxwell_v16_3D_WS02_BasicEddyCurrentAnalysis1选择 InputQuantityOhmic Loss2选择 InputGeometry 选择 Volume,在列表中选择 Disk,然后单击 OK 按钮3选择 ScalarIntegrate4选择 OutputEval5得到 Disk 计算损耗约为 270.38W7)计算磁通量-06_1_maxwell_eddycurrent_Asymmetric_Conduc
16、torBz_real1选择 InputQuantityB2选择 Vector:Scal?Scalar Z3选择 Generalplex: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.可修编.-6General*7选择 Add 和指定名称为 Bz_realBz_imag8选择 InputQuantityB9选择 Vector:Scal?Scalar Z10选择 Gener
17、alplex: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 OK13General*14选择 Add 和指定名称为 Bz_imag8)计算辐射功率-06_2_maxwell_eddycurrent_Radiation_Boundary1*P ReEH21选择 InputQuantityE;2选择 InputQuantityH;3选择 Generalplex:Conj;4选
18、择 VectorCross5选择 Generalplex:Real;6选择 InputNumber,设置为 Type:Scalar;Value:0.5;单击 OK7选择 General*8选择 Add 和指定名称为 Poynting9)计算电流(面积分)-07_1_maxwell_transient_reluctance_motor1选择 InputQuantityJ2选择 Vector:Scal?Scalar Z3选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 Terminal_A1,然后单击 OK 按钮4选择 ScalarIntegrate5选择 InputNumbe
19、r,设置为 Type:Scalar;Value:150;单击 OK6选择 General/7选择 OutputEval8单击 Done10)计算电流(面积分)-05_3_maxwell_magnetostatic_reluctance_motor1选择 InputQuantityJ2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.可修编.-4选择 ScalarIntegrate5选择 OutputEval6出现通过线圈的电流,等于37507单击 Done11)霍尔传感器流量密度作为时间的函数(面
20、积分)-07_2_maxwell_transient_rotational_motion1选择 InputQuantityB2选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 Sensor,然后单击 OK 按钮3选择 VectorNormal4选择 Undo5选择 ScalarIntegrate6选择 InputNumber,设置为 Type:Scalar;Value:1;单击 OK7选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 Sensor,然后单击 OK 按钮8选择 ScalarIntegrate9General/10选择 Add11指定名称为
21、Bsensor12单击 Done12)通过线圈产生电流,作为时间的函数-07_3_maxwell_transient_translational_motion1选择 InputQuantityJ2选择 InputGeometry 选择 Surface,在列表中选择 Coil_Terminal,单击 OK 按钮3选择 VectorNormal4选择 ScalarIntegrate5选择 Add6指定名称为 It7单击 Done.可修编.-2.Maxwell 3D:铜线圈涡流分析(一)启动 Workbench 并保存1.在 windows 系统下执行“开始”“所有程序”ANSYS 15.0Work
22、bench 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 ToolboxAnalysis SystemsMaxwell 3D 此时在 ProjectSchematic 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 软件界面可以完成有限元分析的流程操作。3.选择菜单栏中 Maxwell 3DSolution Type 命令,弹出 Solution Type 对话框
23、,选择 eddycurrent,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 DrawBox 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,左侧弹出属性对话框,重命名为:stock(2)依次单击 DrawBox 命令,创建长方体在绝对坐标栏中输入:X=18,Y=18,Z=0,并按 Enter
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