第四章 ANSYS三维电磁场分析指南5.ppt

1、第四章 第5节,三维电磁分析模拟,4.5-2,三维角型汇流排实例,问题描述 半对称 汇流排电流供电 双汇流排 分析顺序 加边界条件 进行模拟 后处理 计算电流分布 计算 ANGLE 组件力 功率密度 总功率,双汇流排电流方向,4.5-3,耦合场第一步模拟目的是计算ANGLE组件力 磁场分析模型必须扩展以计算由汇流排其余部分产生的ANGLE组件力,.汇流排之间间隙为0.75 英寸,4.5-4,物理区域 汇流排 自由空间: r = 1 = .5E-7 -m 空气 自由空间: r = 1 远程自由空间 用远场单元模拟 励磁: 50,000 A 对称平面 X-Y平面：通量垂直（汇流排内电流同方向）,汇

2、流排水平间距: 1 英寸,单位: 英寸,ANGLE组件尺寸,4.5-5,在命令窗口输入angle3d建模 模型信息 单元类型: 汇流排: 三维磁矢势单元 -solid97 (材料2) 紧靠汇流排的自由空间: 三维磁矢势单元-solid97 矢量与标量之间界面单元-inter115 三维磁矢势区域外的中间空间: 标量单元 solid96 远程空间: 无限边界单元 -infin47 单元组件: 汇流排: BUS (汇流排全长） 角型组件: ANGLE (只是汇流排的一部分，用于后续结构分析),4.5-6,Inter115 设置在矢量和标量单元类型之间（单元类型5）,Infin47设置在模型外半径边

3、界处（单元类型3），本单元类型不需边界条件,两种单元类型延伸到对称面上,汇流排-solid97 (MVP),infin47不在远离汇流排的垂直面上,单元类型分布,4.5-7,不同物理区的单元类型设置 (用收缩选项画单元: Utilityplotctrlsstylesize&shape),标量单元solid96.,Inter115 在MVP 与标量单元之间,汇流排外边空气MVP 单元不显示,Infin47单元在标量单元的外表面,4.5-8,利用ANGLE组件， 用solid69单元类型进行电流传导分析来计算汇流排的电流分布 受载汇流排为solid97单元类型. 必须把单元类型转换为solid69

4、以进行电流传导分析 Preprocelement typeadd/edit/delete,单元类型6,选择 ADD,电流方向,4.5-9,选择OK 用热电8节点砖型单元代替6号单元类型,选择 OK solid69单元类型具有 VOLT自由度，其分析结果包含用于后续磁分析的电流密度.,4.5-10,对电流传导分析加边界条件 有电流的端部节点必须加 VOLT自由度耦合 选择ANGLE组件的节点 Preproccouple/ceqncouple dof 利用柜 BOX选项选择角端节点 选择 OK,选择 OK,4.5-11,在一个关键点上施加电流 Preprocloadsapply-electric-

5、excitationon keypoints 选择转角处的任意一个节点位置，其也对应于一个关键点,选择 OK,4.5-12,在汇流排另一端的端面加VOLT约束 Preprocloadsapply-electric-boundary 选择汇流排末端端面 选择 OK,选择 OK,4.5-13,进行电流传导分析 Solunew analysis STATIC 选择OK (同时图示单元和节点，以确保只激活了ANGLE 组件） Solucurrent LS （因只有一部分模型进行模拟，将显示警告(warnings）信息） 选择 OK,VOLT 约束,4.5-14,图示VOLT 自由度等值图 Postpr

6、ocplot resultsnodal solution,选择 OK,4.5-15,利用单元表能显示电流密度结果，先要定义单元表 Postprocelement tabledefine table,选择 OK,4.5-16,利用平均选项能图示总电流密度JSSUM Postprocelement tableplot elem table,选择 OK,4.5-17,电流密度也能以矢量图显示 Postprocplot results-vector plot-predefined,控制箭头长度系数,电流传导分析求得的电流,选择 OK,4.5-18,汇流排电流密度矢量图,4.5-19,电流传导分析得到的

7、电流密度作为磁场分析的输入条件 6号单元类型必须重新设置为solid97 Preprocelement typeaddeditdelete 选择第6条目 选择ADD,输入 6,选择 OK,4.5-20,从电流传导分析结果中读取电流密度 Preprocloadsapplyexcitationfrom elec an (显示单元以确保激活了ANGLE 组件),在缺省情况下， 电流传导分析的结果保存在file.rst文件中,上述分析只有一种结果，缺省即读入此正确结果,4.5-21,利用symbols选项确认电流密度 Utilityplotctrlssymbol,选择 OK,非平均值JS,4.5-22

8、,剩下的磁边界条件为：在X-Y平面 (Z=0)为通量垂直 标量-solid96: MAG需要约束 矢量-solid97: AZ (垂直 于X-Y)需要约束 选择 Z=0的在X-Y面内的所有平面,Z=0平面,4.5-23,约束标量以模拟通量垂直条件 Preprocloadsapplyboundary-scalar potent-flux normal-on areas,选择相应于solid96单元类型的平面(标量) 选择 OK,4.5-24,约束矢量MVP以模拟通量垂直 Preprocloadsapplyboundary-vector potent-flux normal-on areas,选择

9、相应于solid97单元类型的平面（点划线内的平面） 选择 OK,4.5-25,选择模拟类型 Solunew analysis STATIC 选择 OK 选择求解器 Soluanalysis options,选择 OK 激活整个模型 开始模拟 Solucurrent LS 选择 OK,4.5-26,利用单元数据能获得导体上的侧向力 选择ANGLE组件 Postprocelement tabledefine table (for the Z Lorentz force),选择OK 计算总侧向力 Postprocelement tablesum of each item 选择 OK,单位: N,4.5-27,显示力: Postprocelement tableplot elem table,选择 OK 重复显示 FMAGX, FMAGY, & FMAGSUM,4.5-28,利用单元表贮存的数据，也可以确定汇流排上的功率损失（单位体积焦耳热） Postprocelem tabledefine table,选择 OK,4.5-29,显示Joule 热 Postprocelement table plot elem table,选择 OK,4.5-30,计算功率损失（瓦），焦耳热必须乘以每个单元的体积。 利用单元表项定义单元体积 Postprocelement tabledefine