浙江大学球形线圈和磁悬浮仿真实验报告

装订线实验报告课程名称：工程电磁场与波浪指导教师：姚莹得分：_ _ _ _ _实验名称：圆形载流量线圈和磁悬浮实验类型：_ _分析验证_ _ _同一组的学生名称：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _一、实验目的和要求(强制性)；二、实验内容和原理(强制性)三、主要设备(必备)4、工作方法和实验阶段五、实验数据记录和处理6、实验结果和分析(必需)七、讨论、经验实验1:球形载流线圈的场分布和磁电感一、实验目的和要求1.球形载流线圈(磁通球)的一般磁场分布和磁电感研究2.了解项目中磁场测量的两种基本方法感应电位法和虎鱼效果法3.在理论分析和实验研究的结合下，想加深对磁场边界值问题、磁角参数和磁场测量方法等知识点的理解，并熟悉霍尔效应和高斯表的应用二、实验内容和原理(a)实验内容1.理论分析磁场b的求解主要是求解下面的边值问题方程其中，泛定方程都是拉普拉斯方程，固定解条件包括球面上的辅助边界条件、标量磁位的参考点和距离这个磁通球无限远磁场衰减为零的物理条件。这个方程看起来很简单，实际解法不像想象的那么容易这个问题的中场表示球面对称场的分布，我们选择球坐标系，场函数只与球坐标变量r和相关，所以首先采用分离变量方法设定探索性解法，然后获取la places方程分离变量两边除以R(r) Y(，)两边乘以R2，然后移动项目所以你可以得到对于球面调和函数，进一步分离变量取球面调和函数方程。()()除以sin2，然后移动：得到以下两个常微分方程最后，我们得到了三个相关的常微分方程然后求解这三个常微分方程欧拉二次方程，球面函数方程，特征值问题.在线搜索各种解决方案跳过。最终，在球面坐标中，拉普拉斯的一般解是如果问题有对称轴，即在我们的主题中以这个轴为极轴，那么这种情况的一般解法是但是，我们的球谐函数只与相关，所以最初分离参考时，只需设置两个变量.请参阅下面的ppt。最终结果相同分别列出1和2的两个方程，结合边值条件的特殊条件，然后我们的主要任务是求解A0，B0，A1和B1。至此，解决了，看起来简单的这个方程经过越来越复杂的过程，终于结束了。我认为麦克斯威方程式应该解决这些问题给数学家。2.ANSYS模拟软件版本：ANSYS14.5单击下面的图标将显示命令输入窗口命令输入窗口输入以下命令流后，敲回车：！球形载流线圈在球形表面级别上电流的密度随正弦分布！在此示例中，处理方法如下：！每个匝线圈截面相同，电流密度根据线圈的相应位置加载，使球表面级的电流密度随正弦分布！谐波分析收尾/clear！定义使用国际单位的参数R0=0.5！与字段外边界相对应的半径R1=0.05！球形托架流线圆半径R2=0.051！球形载波流线型线圈外半径Dcita=1.0！每个小线圈截面占用的角度Pi=2*asin(1)！3.Js0=sqrt(2)*1e6！与电流密度相关的常数(振幅)！预处理/prep7！预处理Et，1，plane53，1！指定单元类型、轴对称字段分析Mp，murx，1，1！指定材料编号1(空气)的相对渗透率Mp，murx，2，1！指定材料号码2(螺旋)的相对渗透率！建立几何模型*do、I、1、180/dcitaPci RC，R1，R2，-90 (I-1) * d cita，-90 I * d cita*enddoPcirc，0，r0，-90，90Aovlap，all！设定几何模型(即面)的性质！选择螺旋对应的面，然后根据位置进行选择Csys，1！选取柱座标系统Asel、s、loc、x、r1、R2Aplot！显示图形面以验证选定的面是否正确Aatt、2、1、0、！选取线圈外部的空气区域Allsel！选取所有模型Asel、u、loc、x、r1、R2！不会选取螺旋对应的面Aatt，1，1，0！剖分，创建网格！先分割螺旋所在的区域Asel，s，mat，2！根据材料号码选取螺旋Esize，1！单元分割数为1。也就是说，每个螺旋截面都是一个单位Amesh，all！分割盘管外的空气区域Lsel、s、loc、x、r0！选取外部边界上的弧线Lesize，all，180！宗地数目为180Lsel、s、loc、x、0.5*(r1 r0)Lesize、all、80、8Asel、s、loc、x、r2、r0Amesh，all！分割盘管内的空气区域Smrtsize，3Mshape，1，2d！三角形单位Mshkey，0！自由剖分Asel、s、loc、x、0、R1Amesh，all！负载线圈电流密度*do、I、1、180/dcitaAsel、s、loc、x、r1、R2Asel，r，loc，y，-90 (I-1) * d cita，-90 I * d cita以斯拉Bfe，all，js，js0 * sin (0.5 I-1) * pi/180)*enddo！外部边界磁力线平行边界条件杆AllselLsel，s，ext！选取外部边界上的线Dl，all，asym！磁力线平行AllselSave收尾/soluAntype，3Solve收尾/post1三，一，一，零！阅读实际结果PLF2D，27，0，10，1！要执行以下两个命令，请在前面！只要移除即可！三，一，一，一！阅读虚拟部门的结果！PLF2D，27，0，10，1可以得到下面的图表然后必须在一个路径中查看结果。main menu general postpropathensionsdefine path by location按一下路径的主功能表，右侧窗格就会出现。我选择了L1，第二个是要在路径上设置的点数。默认值为2单击Ok输入后，单击ok窗口，输入第二个点而不更改单击Ok，然后单击cancel请继续点击main menu general post propath operations plot paths得到下图单击main menu general post propath operations map onto path图形显示结果：出现“main menu general postproc path operations plot path item on graph(main menu常规post proc path操作plot path item on graph)我们可以得到：列表也可以显示路径中的结果数