基于A(yíng)NSYS平臺(tái)的電磁場(chǎng)數(shù)值仿真

1、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng) 基于A(yíng)NSYS平臺(tái)的電磁場(chǎng)數(shù)值仿真課程名稱(chēng) 工程電磁場(chǎng)院系部：電氣與電子工程學(xué)院學(xué)生姓名：同組人：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：試驗(yàn)臺(tái)號(hào)：學(xué)號(hào)：成績(jī)：華北電力大學(xué)實(shí)驗(yàn)二 基于A(yíng)NSYS平臺(tái)的電磁場(chǎng)數(shù)值仿真一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 在仿真過(guò)程中學(xué)會(huì)使用ANSYS軟件。2. 學(xué)會(huì)邊值問(wèn)題的建模方法。3. 學(xué)會(huì)用仿真軟件檢驗(yàn)對(duì)電磁場(chǎng)分布的猜測(cè)。二、 實(shí)驗(yàn)類(lèi)型本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證型教學(xué)實(shí)驗(yàn)。三、 實(shí)驗(yàn)儀器配備有ANSYS軟件平臺(tái)的臺(tái)式計(jì)算機(jī)。四、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)是在A(yíng)NSYS平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的。ANSYS是國(guó)際上著名的有限元軟件包，可對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、傳熱學(xué)和電磁學(xué)等領(lǐng)域的問(wèn)題進(jìn)行求解。其特點(diǎn)是圖形

2、界面友好，易學(xué)，前后處理功能強(qiáng)大。在A(yíng)NSYS平臺(tái)上開(kāi)發(fā)電磁場(chǎng)數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)，只需將問(wèn)題的求解過(guò)程描述清楚，按照給定步驟上機(jī)操作，即可得到預(yù)期結(jié)果。五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容a無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體a無(wú)限長(zhǎng)圓柱導(dǎo)體D圖1 仿真計(jì)算模型（圖中a、D可自定）仿真實(shí)驗(yàn)包括靜電場(chǎng)試驗(yàn)和恒定磁場(chǎng)試驗(yàn)，可任選一個(gè)（本實(shí)驗(yàn)選作靜電場(chǎng)試驗(yàn)）。對(duì)于靜電場(chǎng)試驗(yàn)，圖1中兩導(dǎo)體點(diǎn)位分別為100V和-100V；對(duì)于恒定磁場(chǎng)試驗(yàn)，圖1中兩導(dǎo)體電流密度分別為10000A/和-10000A/。根據(jù)幾何結(jié)構(gòu)和源分布的對(duì)稱(chēng)性，仿真實(shí)驗(yàn)可選用1/4或1/2平面進(jìn)行建模。實(shí)驗(yàn)分為兩步：第一步，按照給定步驟和給定參數(shù)上機(jī)操作；第二步，嘗試改變某些參數(shù)，觀(guān)察

3、仿真結(jié)果的變化。六、 實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)果1、 打開(kāi)ANSYS軟件，并熟悉各項(xiàng)操作。2、 給定材料相對(duì)介電常數(shù)，設(shè)定內(nèi)部單元類(lèi)型，設(shè)定外部無(wú)限單元類(lèi)型，并創(chuàng)建幾何模型。3、 選擇模型各部分之間集合運(yùn)算，刪除導(dǎo)體部分，定義區(qū)域?qū)傩浴?、 進(jìn)行外部無(wú)限單元?jiǎng)澗W(wǎng)格和內(nèi)部有限單元?jiǎng)澗W(wǎng)格。5、 在導(dǎo)體表面加電位，左側(cè)導(dǎo)體加-100V電位，右側(cè)導(dǎo)體加100V電位。6、 給無(wú)限邊界加標(biāo)志。7、 求解。網(wǎng)格剖分圖8、 顯示電位9色云圖電位云圖9、 顯示等電位線(xiàn)分布等電位線(xiàn)分布圖10、箭頭顯示電位移矢量或電場(chǎng)強(qiáng)度電位移矢量圖電場(chǎng)強(qiáng)度圖11、退出ANSYS軟件。七、思考題1、在仿真過(guò)程中，因?yàn)檎麄€(gè)平面中的電荷和電解質(zhì)關(guān)于1/4或者1/2具有對(duì)稱(chēng)性，也就是說(shuō)整個(gè)平面的電場(chǎng)、電位等關(guān)于1/4或者1/2平面對(duì)稱(chēng)。所以可以采用1/4或者1/2平面建模。2、網(wǎng)格剖分的疏密程度對(duì)仿真結(jié)果有影響。ANSYS有限元網(wǎng)格劃分是進(jìn)行數(shù)值模擬分析至關(guān)重要的一步，它直接影響著后續(xù)數(shù)值計(jì)算分析結(jié)果精確性。網(wǎng)格數(shù)量的多少