平板電容器電場仿真計算

-.z.目錄課程設計的目的與作用...........................................11.1設計目的...................................................11.2設計作用...................................................12.設計任務和所應用的ma*well環(huán)境.................................22.1設計任務...................................................22.2ma*well環(huán)境...............................................2電磁模型的建立.................................................3電磁模型計算及仿真結果..........................................9設計總結和體會................................................13參看文獻......................................................13-.z.正文設計目的與作用1.1設計目的隨著經濟的發(fā)展和社會的進步，人們的日常生活水平不斷的提高，人們在充分享用現(xiàn)代生活方便，舒適的同時也越來越離不開電子產品了。對電子產品本身來說，只要通電，就存在電磁之類干擾的問題，而電子產品對外界來說又存在著電磁輻射等問題，如何解決這類問題，趨利避害，更好地讓電子產品為我們的服務器真是我們需要做的工作。電磁場與電磁波課程理論抽象、數(shù)學計算繁雜，將Ma*well軟件引入教學中，通過對典型電磁產品的仿真設計，并模擬電磁場的特性，將理論與實踐有效結合，強化學生對電磁場與電磁波的理解和應用，提高教學質量。電磁場與電磁波課程理論抽象、數(shù)學計算繁雜，將Ma*well軟件引入教學中，通過對典型電磁產品的仿真設計，并模擬電磁場的特性，將理論與實踐有效結合，強化學生對電磁場與電磁波的理解和應用，提高教學質量?？傮w要求：熟練使用AnsoftMa*well仿真軟件，對電場、磁場進行分析，了解所做題目的原理。利用AnsoftMa*well軟件仿真簡單的電場以及磁場分布，畫出電場矢量E線圖、磁感應強度B線圖，并對仿真結果進行分析、總結。將所做步驟詳細寫出，并配有相應圖片說明。1.2設計作用電磁場與電磁波主要介紹電磁場與電磁波的發(fā)展歷史、基本理論、基本概念、基本方法以及在現(xiàn)實生活中的應用，內容包括電磁場與電磁波理論建立的歷史意義、靜電場與恒流電場、電磁場的邊值問題、靜磁場、時變場和麥克斯韋方程組、準靜態(tài)場、平面電磁波的傳播、導行電磁波以及諧振器原理等。全書沿著電磁場與電磁波理論和實踐發(fā)展的歷史脈絡，將歷史發(fā)展的趣味性與理論敘述和推導有機結合，同時介紹了電磁場與電磁波在日常生活、經濟社會以及科學研究中的廣泛應用。書中的大量例題強調了基本概念并說明分析和解決典型問題的方法；每章末的思考題用于測驗學生對本章內容的記憶和理解程度；每章的習題可增強學生對于公式中不同物理量的相互關系的理解，同時也可培養(yǎng)學生應用公式分析和解決問題的能力。2.設計任務和所應用的ma*well環(huán)境2.1設計任務題目平板電容器電場仿真計算-------2D仿真器設極板截面長為100mm，端部圓弧為R2.5的半圓，板間距離為10mm，假設平行極板相對板間距離足夠大，即平板電容器之間電場分布可近似為平行平面場，故采用*Y平面建模分析；考慮極板的厚度，并為降低極板邊緣效應，在極板兩側邊采用圓弧過渡；設極板之間充滿相對介電常數(shù)ε2=6ε0的均勻電介質；板間電壓差分別為：220V用AnsoftMa*well軟件計算電場強度，并畫出電壓分布圖，計算出單位長度電容，和電場能量2.2Ma*well軟件環(huán)境：AnsoftMa*well軟件特點：AnsoftMa*well是低頻電磁場有限元仿真軟件，在工程電磁領域有廣泛的應用。它基于麥克斯韋微分方程，采用有限元離散形式，將工程中的電磁場計算轉變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼猓褂妙I域遍及電器、機械、石油化工、汽車、冶金、水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行業(yè)，為各領域的科學研究和工程應用作出了巨大的貢獻。Ma*well是主要建立在ma*well方程基礎上的，有限元分析軟件。MA*WELL2D：工業(yè)應用中的電磁元件，如傳感器，調節(jié)器，電動機，變壓器，以及其他工業(yè)控制系統(tǒng)比以往任何時候都使用得更加廣泛。由于設計者對性能與體積設計封裝的希望，因而先進而便于使用的數(shù)字場仿真技術的需求也顯著的增長。在工程人員所關心的實用性及數(shù)字化功能方面，的產品遙遙領先其他的一流公司。Ma*well2D包括交流/直流磁場、靜電場以及瞬態(tài)電磁場、溫度場分析，參數(shù)化分極；以及優(yōu)化功能。此外，Ma*wel2D還可產生高精度的等效電路模型以供Ansoft的SIMPLORER模塊和其它電路分析工具調用。MA*WELL3D：向導式的用戶界面、精度驅動的自適應剖分技術和強大的后處理器時的成具有不可忽視作用的系統(tǒng)，得到電機、母線、變壓器、線圈等電磁部件的整體特性。功率R和L算。同時也可以給出整個相位的磁力線、B和H分布圖、能量密度、溫度分布等圖形結果3.電磁模型的建立建立上極板首先建立長為100毫米寬為5毫米的長方形極板在建立兩個半徑為2.5的圓。利用Modeler-Boolean-Unite指令將其合并一個整體。圖3.1單一極板的建立進行極板的移動利用Edit-Arrange-Move指令圖3.2極板的移動鏡像設置Edit-Duplicate-Mirror圖3.3雙層極板的建立設置極板材料圖3.4設置材料設置極板電壓右鍵極板Assign-E*citation-Voltage輸入上極板電壓220v下極板電壓0v圖3.5設置極板電壓圖3.6設邊界條件輸入計算的步長以及誤差精度圖3.7求解選項對話框圖3.8模型建立完成圖3.9驗證對話框圖3.10觀察求解進度4.電磁模型計算及仿真結果圖3.11選擇分析類型圖4.1電場強度云圖圖4.2Ma*well2DDesign1--Voltage圖4.3電場線分布圖4.4圖4.5電場強度圖4.6電場能量圖4.7電場能量計算電場能量w=(1/2εE·E)V(J)電容5.設計總結和體會麥克斯韋根據(jù)大量的、嚴密的數(shù)學推導，提出了電磁場理論，在1868年大膽預言了電磁波的存在。并預言了“光就是電磁波”。被稱為十九世紀最偉大的科學預言。但是，麥克斯韋的預言是在二十年后，即1888年由赫茲的實驗證實了電磁波的存在，此時，麥克斯韋已經去世了九年，沒能看到自己的預言被實驗所證實。1879年，麥克斯韋去世時，只有49歲，而1894年，赫茲去世時只有37歲。但他們都對電磁學發(fā)展做出了重大貢獻。1873年，麥克斯韋完成巨著《電磁學通論》，這是一部可以同牛頓的《自然哲學的數(shù)學原