《工程电磁场课设》word版.docx

目录目录11课程设计的目的与作用21.1设计目的：21.2设计作用：22 设计任务及所用MAXWELL软件环境介绍22.1设计任务：22.2Maxwell软件环境：33电磁模型的建立33.1建模（Model）33.2 设置不同激励（Assign Excitation）53.3 设置计算参数（Assign Executive Parameter）73.4 设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）73.5 创建参数扫描设置74电磁模型计算115 仿真结果后处理分析136 设计总结和体会137 参考文献：131课程设计的目的与作用1.1设计目的：工程电磁场与波课程理论抽象、数学计算繁杂，将Maxwell软件引入教学中。1.2设计作用：通过对典型电磁产品的仿真设计，并模拟电磁场的特性，将理论与实践有效结合，强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用，提高教学质量。2 设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2.1设计任务：计算如下图所示铁块所受线圈磁场的作用力。要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不同设置值时，作用力的大小。2.2Maxwell软件环境：Ansoft Maxwell 是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程，采用有限元离散形式，将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解，使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业，为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。总体要求：熟练使用Ansoft Maxwell 仿真软件，对电场、磁场进行分析，了解所做题目的原理。利用Ansoft Maxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布，画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图，并对仿真结果进行分析、总结。将所做步骤详细写出，并配有相应图片说明。3电磁模型的建立 3.1建模（Model）1. 新建与保存Project Insert Maxwell 3D DesignFileSave as Parametric（工程命名为“Parametric”）选择求解器类型：Maxwell Solution Type Magnetostatic2.创建线圈 Draw Regular Polyhedron（创建多边形柱体1）Center Position（中心点坐标）： （X,Y,Z）（0, 0, 0）mmStart Position（起点坐标）：（X,Y,Z）（1.25, 0,0）mmAxis（对称轴）：ZHeight（柱体高度）：0.8mm多边形边数：Number of Segments: 36将多边形重命名为Polyhedron1选中Polyhedron1（创建多边形柱体2）CTRL_C，CTRL_V修改相关设置Center Position（中心点坐标）： （X,Y,Z）（0, 0, 0）mmStart Position（起点坐标）：（X,Y,Z）（1, 0,0）mmAxis（对称轴）：ZHeight（柱体高度）：0.8mm多边形边数：Number of Segments: 36将多边形重命名为Polyhedron23.创建线圈选中Polyhedron1，Polyhedron2Modeler（建模） Boolean Subtract（减去）Blank Park: Polyhedron1Tool Park: Polyhedron2将Polyhedron1重命名为CoilAssign Material copper（设置材料为铜）4.创建铁块模型Draw Box任意创建一个6面体尺寸参数设置如下：注意：ZSize参数的值为：“SlugHeight”将六面体重命名为SlugAssign Material iron（设置材料为iron）5.创建计算区域（Region）Draw RegionPadding Percentage：200%6.创建激励电流加载面（Create Section）Select CoilModeler Surface SectionSection Plane: YZ平面Modeler Boolean Separate Bodies（分离两Section面）删除1个截面Select 1个截面，Del将剩下的1个截面重命名为“Section1”3.2 设置不同激励（Assign Excitation）选中线圈截面：Section1Maxwell 3D Excitations Assign Current Value: AmpTurnsType: Stranded（线形激励电流）1.当线圈电流为100A时2.当线圈电流为200A时3.当线圈电流为300A时3.3 设置计算参数（Assign Executive Parameter）选中 Slug（弹头）Maxwell 3D Parameters Assign Force Name: Force 1Type: Virtual3.4 设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D Analysis Setup Add Solution Setup最大迭代次数：Maximum number of passes ： 5误差要求： Percent Error: 1%每次迭代加密剖分单元比例：Refinement per Pass : 30%3.5 创建参数扫描设置Maxwell 3D Optimetrics Analysis Add Parametric点击Add，创建扫描参数variable选择： SlugHeight linear stepStart =1, Stop =2, Step = 0.5点击Add 按键将SlugHeight的扫描设置添加到右边空白栏variable选择： AmpTurns （设置安匝数的扫描）linear stepStart =100, Stop =200, Step =50点击Add 按键将AmpTurns的扫描设置添加到右边空白栏点击OK.点击 Calculations子菜单点击 Setup Calculations点击Add CalculationsSetup1出现在Setup Sweep Analysis菜单中点击Done在Options 子菜单中选中如下设置“Save Field and Mesh ” :在每一步参数扫描计算后，保存相应的计算场量和剖分信息，一般，系统为节约内存，默认不保存。“Copy geometrically equivalent meshes” 在下次计算中，可重复使用上次计算时未变形的模块的剖分数据。一般来说，频率扫描时，不推荐使用该选项，因为Ansoft的剖分算法是与频率相关的。在Project Manager 窗口Optimetrics右键点击 ParametricSetup1选择 Analyze查看结果右键点击 ParametricSetup1选择View Analysis Result在Project Manager 窗口右键点击Create Report设置参数如下：10