用ANSYS为变压器简单建模.doc

用ANSYS为变压器简单建模一、问题描述：把单相变压器空载时的运行情况作为二维平面模型进行分析，查看磁力线分布、磁流密度等，主要是了解ANSYS的使用方法。2、 GUI操作方法由于直接打开ANSYS软件，保存的文件时都存在安装时选择的文件夹下，会存的很乱。可以打开程序时通过程序菜单里ANSYS 12.0后的Mechanical APDL Product Launcher打开程序，这样打开后，可以从下面的Working Directory中指定本次建模想要存的文件夹，在Job Name中可以直接定义工作名，之后单击下面的RUN按钮即可。1. 创建物理环境1) 过滤图形界面：从主菜单中选择Main MenuPreferences,弹出“Preference for GUI Filtering对话框，选中Magnetic-Nodal来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。2) 定义工作标题：从菜单中选择FileChange Title, 在弹出的对话框中输入2-D Transformer Static Analysis,单击OK.3) 指定工作名：从菜单中选择FileChange Jobname, 弹出一个对话框，在Enter new Name 后面输入transformer, 单击OK.4) 定义单元类型和选项：从主菜单中选择Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, 弹出Element Types单元类型对话框，点击Add按钮，弹出Library of Element Types 单元类型库对话框，在对话框左面滚动栏中选择Magnetic Vector, 在右边的滚动栏中选择“Quad 4nod13, 单击OK, 定义了Plane13单元，采用该单元的默认设置即可，最后单击Element Types 对话框上的Close按钮，关闭该对话框。5) 定义材料属性：从主菜单中选择Main MenuPreprocessorMaterial Props Material Models, 弹出Define Material Model Behavior对话框，在右边的栏中依次单击ElectromagneticsRelative PermeabilityConstant, 又弹出Permeability for Material number 1对话框，在该对话框中“MURX”后面输入1，单击OK.（一号材料是空气，MURX应该是相对导磁率的意思）6) 复制材料属性：在Define Material Model Behavior菜单中单击EditCopy, 弹出Copy Material Model 对话框，在from Material number栏后面下拉式选择材料号为1, 在to Material number后面输入2, 这样就把1号材料的属性复制给了2号材料，点击OK。此时Define Material Model Behavior对话框的左侧就多了一个Material Model Number 2, 单击它permeability(Constant), 在弹出的对话框中将MURX后面的值改为2000. （二号材料为变压器铁芯，它的相对导磁率取2000或3000都可以）7) 复制材料属性：（步骤与6相同，此次MURX改为1，材料3为导线线圈，虽然它的相对导磁率和空气相同，但还是分开定义，这样在后面按材料显示模型时比较清晰）8) 最后点击MaterialExit结束。9) 查看材料列表：ListPropertiesAll Materials, 弹出MPLIST Command信息窗口，信息窗口列出了所有已经定义的材料以及其属性，确认无误后，单击信息窗口FileClose,关闭窗口。2. 建立模型；赋予特性，划分网络1) 建立平面几何模型：我采用的是直接通过坐标画矩形面的方法建立几何模型，只要给出每个矩形块四角的坐标即可画出简易的变压器模型。从主菜单中选择Main MenuPreprocessorModelingCreate AreaRectangleBy Dimensions, 弹出Create Rectangle by Dimension对话框，在x-coordinates后输入2 4, 在y-coordinates后输入5,11. 点击Apply，表示线圈的左侧的矩形就出现在界面中了.（模型采用把一个线圈表示成铁芯两侧的两个电流密度源的方式简化）重复上述步骤，按照坐标图中的所表示的，画出七个矩形。（两个表示线圈，四个搭成一个表示铁芯的回路，还有一个是把六个矩形全包含在内的，相当于边界，坐标可是给成x-coordinates:0,20; y-coordinates:0,16.输入完最后一个矩形的坐标之后点OK，不要再点Apply了)，几何模型画好后如下图所示：布尔运算：从主菜单中选择Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleans OverlapAreas, 弹出Overlap Areas拾取框，单击Pick All按钮，对所有的面进行叠分操作。2） 保存几何文件：从菜单中选择FileSave as, 弹出一个Save Database对话框，在Save Database to下面输入文件名transformer_geom.db, 单击OK.3） 给面赋予特性：从主菜单中选择Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool, 弹出MeshTool对话框，在Element Attributes后面的下拉菜单中选择Areas, 点击Set,又出现Area Attributes面拾取框，点击Pick All, 然后单击OK,弹出Area Attributes 对话框，在Material number后面的下拉式选择栏中选择“1”，单击“Apply,再次弹出面拾取框。这样就给所有的面都赋予了空气的导磁率，之后再重复此步骤，分别拾取表示铁芯和线圈的矩形面，并给他们赋予材料2和3的特性，仍旧在最后一次赋予特性时点击OK而不是Apply,这样就给所有的面赋予了特性，此时MeshTool对话框还在，不要关闭它，后面划分网格还要用。4） 按材料属性显示面：依次选择PlotCtrlsNumbering,弹出Plot Numbering Controls对话框，在Elem/Attrib numbering后面的下拉式菜单中选择Material numbers, 单击OK.5） 保存数据结果，单击工具栏上的SAVE_DB6） 选择所有实体：SelectEverything7） 制定智能网格划分的等级：在MeshTool对话框的Smart Size前面的复选框上打上“”，并将fine-coarse工具条拖到4的位置，即设定网格划分的等级为4.（这一步似乎也可以不选，采用默认的等级就可以。）8） 智能划分网格：在MeshTool对话框的Mesh后面的下拉式选择栏中选择Areas,在Shape后面的要划分单元形状选择三角形Tri, 其它采用默认值，点击Mesh,弹出Mesh Areas拾取框，单击Pick All, 生成网格，单击网格划分工具栏上的Close.3. 加边界条件和电流密度1）施加边界条件：依次选择Main MenuSolutionDefine LoadsApplyMagnetic BoundaryVector Potenon Lines, 弹出Apply A on Lines拾取框，拾取几何模型最外边的四条线，然后点击OK,弹出Apply A on Lines对话框，在VALUE Vector poten (A) value后面输入0.之后点击OK.2） 在表示线圈的矩形面上施加电流密度：依次选择Main MenuSolutionDefine LoadsApplyMagneticExcitationCurr DensityOn Elements,弹出一个拾取框，拾取左侧的表示线圈的矩形框，点击OK,点击OK后弹出Apply JS on Areas对话框，在VAL3 Curr density value (JSZ)后输入1000，点击Apply,又弹出拾取框。再选择右侧表示线圈的矩形面，重复上述步骤，赋值-1000，点击OK.3） 选择所有实体：SelectEverything4. 求解从主菜单中选择：Main MenuSolutionSolveElectromagnetStatic AnalysisOpt&Solv,弹出一个对话框，接受默认设置，点击OK,开始求解运算，稍等一下会出现Solution is done的提示栏，表示求解结束，点击Close。5. 查看计算结果1) 查看磁力线分布：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot2D Flux Lines, 弹出对话框，单击OK，出现磁力线分布图。2) 矢量显示磁流密度：Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsVector PlotPredefined, 弹出一个对话框，在Item Vector item to be poltted后选择Flux&gradient和Mag