ansys電磁場(chǎng)分析指南-第七章3-d諧波磁場(chǎng)分析棱邊單元方法(已修改)
2025-09-01 16:41 本頁(yè)面
【正文】 第七章３ Ｄ諧波磁場(chǎng)分析（棱邊單元方法） 用棱邊元方法進(jìn)行諧波分析 3D諧波磁場(chǎng)分析（棱邊元方法）與靜態(tài)分析的特點(diǎn)基本相同，但前者只支持線性材料特性分析。電阻和相對(duì)磁導(dǎo)率可以是正交各向異性，也可以與溫度相關(guān)。諧波分析仍使用SOLID117 單元。 詳見《 ANSYS 單元手冊(cè)》和《 ANSYS 理論手冊(cè)》。 物理模型區(qū)域的設(shè)置和特性 ANSYS 程序提供了幾個(gè)選擇用于處理 3D 磁場(chǎng)分析中的不同的終端條件，以下圖示導(dǎo)體的不同的終端條件： 載流塊導(dǎo)體 DOFs: AZ, VOLT 材料特性： mr(MURX), r(RSVX) 特殊特性：耦合 VOLT自由度，給單個(gè)節(jié)點(diǎn)加總電流 (F,amps)。 注：帶有凈電流的短路條件，凈電流不受環(huán)境影響。 開路導(dǎo)體 DOFs: AZ, VOLT 材料特性： mr(MURX), r(RSVX) 注：對(duì)對(duì)稱性結(jié)構(gòu)，令一面的 VOLT=0，再耦合另一面的節(jié)點(diǎn)。對(duì) 3D 結(jié)構(gòu)，令一個(gè)節(jié)點(diǎn)的 VOLT=0。 載流絞線圈 DOFs: AX, AY, AZ 材料特性： mR(MURX) 特殊特性：沒有渦流，可以加源電流密度 , JS。 短路導(dǎo)體 DOFs: AZ, VOLT 材料特性： mr(MURX), r(RSVX) 注：令導(dǎo)體對(duì)稱面上的 VOLT=0。 疊層鐵芯 自由度： AZ 材料性質(zhì)： μ r（ MURX） 空氣 自由度： AZ 材料性質(zhì)： μ r（ MURX） 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體 （速度效應(yīng)） 可用 SOLID117單元模擬恒速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的速度效 應(yīng)，關(guān)于運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體詳情，見本章和第 2 章 速度效應(yīng) 在交流（ AC）激勵(lì)下，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的某些特殊情況是可以求解電磁場(chǎng)的。速度效應(yīng)在靜態(tài)、諧波和瞬態(tài)分析中都有效。第 2章 “ 二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析 ” 中討論了運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體分析的應(yīng)用情況和限制條件。 對(duì)于 3D 問題，設(shè)置單元 KEYOPT 選項(xiàng)和實(shí)常數(shù)的過程相似于 2D 諧波分析。在諧波分析中，所加速度為常數(shù)，不作正弦變化（線圈或場(chǎng)激勵(lì)為正弦變化），且垂直于運(yùn)動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)體截面應(yīng)保持常數(shù)。 通過設(shè)置單元的 KEYOPT（ 2） =1 來激活速度效應(yīng)，帶運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體的 3D 諧波分析同樣需要運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體 區(qū)域具有時(shí)間積分電勢(shì)自由度（ VOLT），這通過設(shè)置單元的 KEYOPT（ 1） =1（ AZ 和 VOLT自由度）來實(shí)現(xiàn)。 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體分析中能設(shè)置的實(shí)常數(shù)如下表所示： VELOX， VELOY，VELOZ 總體笛卡兒坐標(biāo)系下的 X、 Y、 Z三個(gè)方向的速度分量 OMEGAX， OMEGAY，OMEGAZ 總體笛卡兒坐標(biāo)系下的 X、 Y、 Z 三個(gè)方向的角速度分量（單位為 HZ），旋轉(zhuǎn)中心由 XLOC， YLOC 和 ZLOC確定 XLOC， YLOC， ZLOC 旋轉(zhuǎn)中心的總體笛卡兒坐標(biāo)系的坐標(biāo)值分量 可用諧波分析來仿真靜場(chǎng)激勵(lì)下的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體，為了 表示靜場(chǎng)，需將諧波的頻率設(shè)置得很低，通常，諧波頻率小于 就能產(chǎn)生準(zhǔn)靜態(tài)解，準(zhǔn)靜態(tài)解的結(jié)果是存放在實(shí)部里的。如果使用波前法求解，諧波的頻率可以低到 108HZ，而對(duì)于迭代解法，過低的頻率會(huì)導(dǎo)致求解不收斂。 3D 諧波磁場(chǎng)分析（棱邊元方法）的步驟 GUI菜單過濾中選定 MagicEdge 項(xiàng) 命令： /FILNAME 和 /TITLE GUI:Utility MenuFileChange Jobname Utility MenuFileChange Title ANSYS 前處理器 命令： /PREP7 GUI:Main MenuPreprocessor SOLID117 單元 命令： ET,solid117 GUI: Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete SOLID117 單元選項(xiàng) 對(duì)導(dǎo)電區(qū)用 AZVOLT 自由度，對(duì)不導(dǎo)電區(qū)用 AZ 自由度． 命令： KEYOPT GUI:Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete 對(duì)渦流區(qū)必須說明電阻值 RSVX，其它詳見 “ 二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析 ” 一章 對(duì)建立幾何模型和劃分網(wǎng)格的描述，詳見 “ANSYS 建模與分網(wǎng)指南 ” 命令： VATT GUI: Main menuPreprocessorAttributesDefine （用 Mapped 網(wǎng)格） 命令： VMESH GUI:Main MenuPreprocessorMeshingMeshVolumesMapped 命令： /SOLU GUI:Main MenuSolution 命令： DA GUI:Main MenuSolutionLoadsApplyMagicBoundary 用 AZ=0 來模擬磁力線平行邊界條件，磁力線垂直邊界條件自然發(fā)生，無(wú)需說明。 命令： BFE,js GUI:Main MenuSolutionLoadsApplyMagicExcitation 除了加電流密度載荷外，還可以給一個(gè)塊導(dǎo)體加總 電流： 命令： F,amps GUI:Main MenuSolutionLoadsApplyElectricExcitationImpressed CurrentOn Nodes 注：在加總電流之前需耦合節(jié)點(diǎn) VOLT 自由度。 命令： ANTYPE,harmic,new GUI:Main MenuSolutionNew AnalysisHarmonic 命令： HARFRQ GUI:Main MenuSolutionLoad Step OptsTime/FrequencFreq and Substps. (推薦使用 Frontal 或 ICCG 求解器） 命令： EQSLV GUI:Main menuSolutionAnalysis Options 命令： SOLVE(設(shè)置 OPT 域?yàn)?0) GUI:Main MenuSolution－ SolveCurrent LS 當(dāng)使用棱邊單元方程時(shí)，在缺省情況下， ANSYS 程序先自動(dòng)估算整個(gè)選擇了單元和節(jié)點(diǎn)的計(jì)算區(qū)域。此時(shí)通過把自由度的值設(shè)置為零來去 掉不需要的自由度；這使 ANSYS 能更塊地進(jìn)行解算： 命令： GAUGE GVI:Main Menu SolutionLoad Step Opts – magics – Options Only – Gauging 使用棱邊單元做電磁分析必須要求估算，因此，在大多數(shù)情況下，不要關(guān)閉自動(dòng)估算。 SOLUTION 處理器 命令： FINISH GUI:Main MenuFinish 觀察結(jié)果 ANSYS 和 ANSYS/Emag 程序?qū)⒗膺呍椒ㄖC波磁場(chǎng)分析的數(shù)據(jù)結(jié) 果寫入到 （若選擇了時(shí)間積分電勢(shì)（ VOLT）選項(xiàng)，則寫入到
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