ansys电磁场分析教程chapter-4-4

ansys电磁场分析

第四章 4节 第4节

三维电磁模拟

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在交变场中的三维杆导体 问题描述 – 1/8 对称 – 外园导体是电流供电块导体 – 内杆是导磁 导电体 内杆是导磁/导电体 分析顺序 – 施加边界条件 – 执行求解 – 后处理 计算功率损失 观察径向功率分布

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物理区域 – 外导体 µr = 1 ρ=.1714E-7 -m – 内导体 µr = 50 ρ=1 E-7 -m – 空气 自由空间 µr = 1 自由空间: 励磁: 峰值) 励磁 10,000 A (峰值 峰值 1,000 Hz 对称平面 – X-Y平面 通量垂直 平面—通量垂直 平面 – X-Z平面 通量平行 平面—通量平行 平面 – Y-Z平面 通量平行 平面—通量平行 平面

外导体

内导体

单位: 单位 mm

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在命令窗口输入 在命令窗口输入ac3d建模 建模 模型信息 – 单元类型 边单元 单元类型: 边单元solid117 导体 AZ,VOLT自由度 导体自由度 空气 空气-AZ 自由度 – 励磁导体：导体要建模 励磁导体： 总电流加到截面的一个节点上 – 单元组件 单元组件: 内导体 BAR 内导体: 外导体 ELEMENT 外导体:

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靠近杆BAR外半径处要加密网格，以 外半径处要加密网格， 靠近杆 外半径处要加密网格 满足集肤效应的计算要求( 满足集肤效应的计算要求(集肤厚度 (δ)上要有两个单元) 上要有两个单元) 上要有两个单元

BAR的边界 的边界

δ = (π µ σ f) -1/2 (m) 式中 µ = 磁导体 µr µ0 磁导体= =50*1.256E-6 σ = 电导率 = 1 / ρ ρ = 电阻率 (Ohm-m) =1E-7 f = 场频率 场频率(Hz)=1000 δ = .77 mm

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外导体的内半径

由于集肤效应，外导体内半径 也要网格细化

δ = (π µ σ f) -1/2 (m)式中

µ = 磁导率 = µr µ0=1.256E-6

σ = 电导率 1 /ρ = 5.83E-8 电导率= f = 场频率 (Hz)=1000 δ=2.1 mm

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在内导体对称平面加VOLT 约束 在内导体对称平面加 施加 VOLT约束 约束 Solu>apply>-electric-boundary>on areas boundary>on

选择 OK选择内杆对 称端面平面

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对于外导体对称平面: 对于外导体对称平面 – 在一个对称平面上施加 VOLT 耦合 – 在耦合端的一个节点上施加 在耦合端的一个节点上施加 一个 电流值 – 在另一个对称面的全部节点 上施加VOLT约束(只对于 约束( 上施加 约束 导体节点) 导体节点)

外导体施加10,000 安(峰值)1,000 Hz电流 峰值) 外导体施加 峰值 电流

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在对称平面上加电压( 在对称平面上加电压(VOLT)耦合 ) – 选择外导体对称平面上节点 – 建立耦合 Preproc>couplin/ceqn>couple dof> Pick All

确保号码不重复

外导体 Y-Z对 对 称面节点

选择 OK

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利用节点图，在一个关键点上加电流值 利用节点图， Preproc>loads>apply>-electric-excitation>impressed currents excitation>impressed currents-on keypoints

选择 OK选

择任意一个角节点-它 选择任意一个角节点 它 对应于一个关键点

已加电流标志

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外导体另一对称面的节点上加VOLT约束 外导体另一对称面的节点上加VOLT约束 Solu>apply>-electric-boundary>on areas boundary>on

选择 OK

选择外导体Y=0 的 选择外导体 对称平面

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通量平行边界条件: 通量平行边界条件 – Y-Z 平面 平面(X=0) – X-Z 平面(Y=0) 平面 在模型末端( 最大值位置) 在模型末端 Z 最大值位置)加通 量平行边界条件作为一个远程边界 条件 面上加边界条件 – 使整个模型激活 – 选择外表面 – 不选 不选Z=0的平面 的平面

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加通量平行条件 Preproc>loads>apply>magnetic-boundary>-flux par’lon areas 全部选取 在Z=0 处，通量垂直是自然边界 条件，对于边单元列式方法， 条件，对于边单元列式方法，不 要求加边界条件(自动满足) 要求加边界条件(自动满足)

约束AZ使通量平行 约束 使通量平行

不包括Z=0的外表面 的外表面 不包括

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执行求解 Solu>new analysis [HARMONIC] 频率为 1,000 Hz Solu>time/frequenc>freq&substps

选择 OK

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确保激活整个模型 Utility>select>everything 选择交流分析的求解器 Solu>analysis options

选择 OK 开始求解 Solu>current LS 选择 OK

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读取结果的虚数部分 Postproc>by load step [选择虚数部分 选择虚数部分] 选择虚数部分 选择 OK 利用预定义矢量图示， 利用预定义矢量图示，能观察杆内电流密度 Postproc>plot results>-vector plots vector plots-predefined

使箭头在几何体 上合理缩放

选择 OK