实验2螺线管电磁阀静磁场分析(综合性)实验指导书.doc

实验指导书实验项目名称：螺线管电磁阀静磁场分析实验项目性质：综合性实验所属课程名称：电磁场与微波技术实验实验计划学时：4一、 实验目的 掌握二维静磁场分析方法。二、 实验内容和要求生成几何模型；设定模型；设定执行参数；设定求解选项磁场力与磁通密度分析三、 实验主要仪器设备和材料 计算机四、 实验方法、步骤及结构测试 一、生成项目1、生成项目目录用鼠标左键双击Maxwell控制面板的【Projects】，屏幕上出现项目管理器。单击【Add】按钮，弹出【添加新项目】对话框，在【Alias】编辑框中输入新的项目目录getstart，选择【Use Current Directory】，单击【OK】，返回。2、生成螺线管项目在【Project Directories】列表框中选择【getstart】，单击【New】在【Name】编辑框内输入solenoid，单击【OK】，返回在【Note】编辑框内输入一些文字信息，以便以后查询单击【Save Notes】按钮，保存信息3、打开新项目与运行Maxwell 2D双击上面建立的【solenoid】，进入到执行命令菜单 二、生成螺线管模型1、选择求解器类型单击螺线管执行命令窗口【Solver】右边的按钮，菜单上出现所有可以使用的求解器选择【Magnetostatic】命令2、定义画图平面单击【Drawing】左边按钮，出现绘图类型菜单选择【RZ Plane】命令3、建立螺线管几何模型1）访问建模器 从执行菜单对话框选择【Define Model】【Draw Model】，屏幕上将弹出2D建模器对话框。2）设定绘图区域选择【Model】【Drawing Unit】左键单击【inches】按钮选择【Rescale to new units】命令，将绘图区域单位转变为英寸 单击【ok】3）改变绘图区尺寸选择【Model】【Drawing Size】命令【Minima】下面的R、Z表示矩形区域左下角坐标值，R0，Z35是默认值，通过键盘输入，将35改成1.5【Maxima】下面的R、Z表示矩形区域右上角坐标值，R100，Z35是默认值，通过键盘输入，100改为4，35改为1.5单击【OK】4）改变网格间距选择【Windows】【Grid】选择【CARTESIAN】，在dU处输入0.05，dV处输入0.055）生成几何模型Plugnut选择【Object】【Rectangle】命令，这时光标变成十字形选择左上角点，移动鼠标直到状态栏的U和V坐标为（0，-0.2），单击鼠标左键选择改点选择右下角点：移动鼠标到坐标（0.3,-1.2）处，单击鼠标左键选择改点完成上述步骤，键盘输入【Plugnut】替代默认的Object1,选择黄色作为Plugnut的颜色。单击【OK】按钮返回Core选择【Object】【Polyline】命令，这时光标变成十字形选择第一个点，移动鼠标直到状态栏的U和V坐标为（0.1，1.2），选择下一个点，移动鼠标直到状态栏的U和V坐标为（0.1,-0.15）以同样的方式选择以下各点：(0.2,-0.15), (0.2,-0.1), (0.3,-0.1),(0.3,1.2),(0.1,1.2)在点(0.1,1.2)处双击鼠标左键，屏幕上弹出新对象定义对话框，按照类似Plugnut的方法，制定改物体的名字为Core，颜色为亮绿色。单击【OK】按钮返回Coil选择【Object】【Rectangle】命令选择线圈的第一个角点：在状态栏【U】的编辑框输入0.375按【Tab】移动光标到状态栏【V】处，输入0.7按【Tab】移动光标到状态栏【Enter】按钮，执行回车命令。经过上述步骤，屏幕底部将提示输入第二个角点按【Tab】移动光标到状态栏【dU】处，输入0.4按【Tab】移动光标到状态栏【dV】处，输入-1.5按【Tab】移动光标到状态栏【Enter】按钮，执行回车命令。指定该物体名字为Coil,物体颜色为红色注意要定期存储几何模型【File】|【Save】Yoke选择【Object】【Polyline】命令，按照下表依次生成各点。指定物体的名字为Yoke，物体颜色为红色表1 生成Yoke各点坐标UVdUdV0.35-1.05001.1-1.050.7501.10.801.850.350.8-0.7500.350.750-0.051.050.750.701.05-1.00-1.750.35-1.0-0.700.35-1.050-0.05Bonnet模仿上面的方法，选择【Object】【Polyline】命令，按照表2依次输入各点坐标。指定物体的名字为Bonnet，物体颜色为亮蓝色表2 生成Bonnet各点坐标UVdUdV0.350.8000.50.80.1500.50.9500.150.4250.95-0.07500.4251.17700.2270.351.177-0.07500.350.80-0.377三、指定材料属性1、访问材料管理器选择【Setup materials】命令，进入材料管理器,只有background被默认为vacuum，其他物体对应的材料都是unsigned2、指定Coil的材料属性铜在【Object】列表框中选中coil在材料数据库中选择copper选择【Assign】3、指定Bonnet和Yoke的材料属性冷轧钢（ColdRolledSteel）通过【Multiple Select】选择bonnet和yoke选择【Material】|【Add】在【Material Properties】框中，将Material80改为ColdRolledSteel选择【BH Nonlinear Material】命令选择【BH Curve】命令，进入BH曲线编辑器定义B和H的最大值和最小值 在【Minimum H】中输入0在【Minimum B】中输入0在【Maximum H】中输入35000在【Maximum B】中输入2选择【Accept】加入BH曲线点： 选择【Add Point】命令 在H、B处输入点（0，0） 单击【enter】重复上述操作，依次输入表3中各点表3 ColdRolledSteel的BH曲线点HB007790.64410800.85814801.0620901.2631201.4451601.6199301.771.55e41.862.50e41.883.50e41.90在输入最后一个点后，双击鼠标左键，软件将自动拟和数据点为曲线，单击【exit】推出材料生成器，返回到【Material Setup】对话框单击【Enter】，完成ColdRolledSteel新材料的生成。 选择【Assign】，将ColdRolledSteel指定给bonnet和yoke4、指定Core的材料属性NEO35通过【Select】选择core选择【Material】|Add命令在【MaterialProperties】中，将Material81改为NEO35 本处需要更改默认值单击【options】按钮，弹出选项窗口。单击鼠标取消Hc，选择Br,然后单击OK退出分别输入1.05和1.25到【RelPermeability(Mu)】和【MagRententivity(Br)】编辑框内，单击【enter】，生成材料NEO35单击【Assign】，将材料NEO35赋给core，在屏幕上弹出指定坐标系框，选择【Align with a given direction】，在【Angle】框内填入90，单击【OK】回到【Setup Material】对话框5、指定Plugnut的材料属性SS430其建立过程与ColdRolledSteel类似。 在【Minimum H】中输入0在【Minimum B】中输入0在【Maximum H】中输入40000在【Maximum B】中输入2.0SS430的BH曲线点HB001430.1251800.2062190.3942590.5892980.7433380.8533780.9324381.015171.085971.117161.169551.2015901.2739801.3763701.431.19e41.492.39e41.553.98e41.59 四、建立边界条件和激励源在【执行命令】对话框，通过【Setup Boundaries/Sources】访问边界条件管理器1、给背景指定气球边界条件选择background(Edit-select-object-by clicking)指定边界条件(Assign-boundary-balloon)2、给线圈施加源电流（1）施加电流源包括两部分：选择线圈coil和指定电流。采用与background相同的方法选择线圈选择【Assign】【Source】【Solid】在【Value】编辑框输入10000选择【Assign】（2）保存并退出边界管理器 五、设定求解参数在【执行命令】对话框选择【Setup Executive Parameters】【Force】在【Object】列表框内选中Core单击窗口右下角的“Include selected objects?”后面的【Yes】单击【Exit】，保存并退出 六、求解分析设定求解参数后，选择【Solve】【Nominal Problem】命令，启动求解过程。1、解的监控2、观察收敛情况单击【Excutive commands】菜单顶部的【Convergence】按钮3、画收敛数据可以通过【Convergence Display】菜单中的命令以图形的方式直观地表述三角单元与收敛次数关系【Plot Triangles】总能量与收敛次数关系【Plot Total Energy】能量误差百分比与收敛次数关系【Plot Percent Error Energy】磁场力与收敛次数关系【Plot Force】4、观察统计信息选择【Excutive commands】菜单顶部的【Profile】命令，通过弹出的【统计信息】对话框，可以观察求解过程计算资源的使用情况。 七、磁场力与磁通密度分析1、力选择【Solution】【Force】命令，得出自适应求解后的最终磁场力2、画磁通量等势线在后处理器中，使用【Plot】【Field】，弹出【创建新图形】对话框。对话框分为3个列表栏。在第一栏选择【Flux Lines】命令，在第二栏选择【Surface all】命令，在第三栏选择【al