第四章4——3D棱边单元法交流磁场分析
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第四章第4节
三维交流磁场分析——棱边元法应用示例P
E R A G L O
B A
L
在交变场中的三维杆导体
•
问题描述1/8–1/8 对称
–外圆导体是电流供电块导体–内杆是导磁/导电体•
分析顺序
–施加边界条件–执行求解–后处理后
•计算功率损失
•观察径向功率分布
P
E
R A G L O
B A
L
•
物理区域–外导体
•r =1外导体
μr 1
•ρ=0.1714E-7 Ω-m –内导体
=50
•μr = 50•ρ=1 E-7 Ω-m –空气
自•自由空间: μr = 1•励磁: 10,000 A (峰值)
1,000 Hz
,•
对称平面
–X-Y 平面—通量垂直内导体
–X-Z 平面—通量平行–Y-Z 平面—通量平行
:mm
单位: mm P
E
R A G L O
B A
L
•在命令窗口输入ac3d 建模•模型信息
–单元类型: Solid117
•导体-AZ,VOLT 自由度AZ •空气-AZ 自由度–励磁导体：导体要建模
•总电流加到截面的一个节点上–单元组件:
•内导体: BAR
:ELEMENT
•外导体: ELEMENT P
E
R A G L O
B A
L
•
靠近杆BAR 外半径处要加密网格，以满足集肤效应的计算要求（透入深度δ上要有两个单元）
BAR 的边界
δ =（πμσf ）-1/2 (m)
式中
μ = 磁导体= μr μ0
=50*1.256E-6σ = 电导率= 1 / ρ
ρ = 电阻率(Ohm-m) =1E-7f = 场频率(Hz)=1000δ = .77 mm
P
E
R A G L O
B A
L
外导体的内半径
•
由于集肤效应，外导体内半径也要网格细化
=f -1/2 δ （πμσf ）(m)
式中
μ = 磁导率= μr μ0
=1.256E-6
σ = 电导率= 1 /ρ= 5.83E-8
f =(Hz)=1000f 场频率(Hz)1000δ=2.1 mm
P
E
R A G L O
B A
L
•在内导体对称平面加VOLT VOLT 约束•
施加VOLT 约束
Solution > Define Loads > Apply > Electric > Boundary > Ti I t t d >O A
Time Integrated > On Areas 选择内杆对
称端面平面
•选择OK
P
E
R A G L O
B A
L
•对于外导体对称平面:–在一个对称平面上施加外导体施加10,000 安(峰值）1,000 Hz 电流
在个对称平面施加VOLT 耦合–在耦合端的任意一个节点上施加电流值–在另一个对称面的全部节点上施加VOLT 约束（只对于导体节点）
P
E
R A G L O
B A
L
•
在对称平面上加电压（VOLT ）耦合–选择外导体对称平面上节点–施加耦合
Preprocessor > Coupling / Ceqn > Couple DOFs [Pick All ][ Pick All ]
确保号码不重复
外导体Y-Z 对
称面节点
•选择OK
P
E
R A G L O
B A
L
•利用节点图，在一个关键点上加电流值
Preprocessor > Loads > Define Loads > Apply > Electric > Excitation > Impressed Curr > On Keypoints
•选择OK
选择任意一个角节点
-已加电流标志
选择任意个角节点它对应于一个关键点
P
E
R A G L O
B A
L
•
外导体另一对称面的节点上加VOLT 约束
Solution > Define Loads > Apply > Electric > Boundary > pp y y Time Integrated > On Areas
选择外导体Y=0 的
对称平面
•选择OK
P
E
R A G L O
B A
L
•
通量平行边界条件:–Y-Z 平面（X=0）–X-Z 平面（Y=0）
•在模型末端（Z 最大值位置）加通量平行边界条件作为一个远程边界条件•
面上加边界条件–使整个模型激活–选择外表面–不选Z=0的平面
P
E
R A G L O
B A
L
•
加通量平行条件
Preprocessor > Loads > Define Loads >Apply >Magnetic >Loads > Apply > Magnetic > Boundary > Edge DOF > Flux Par’l > On Areas •全部选取
•
在Z=0 处，通量垂直是自然边界条件，对于边单元列式方法，不要求加边界条件（自动满足）
不包括Z=0的外表面
约束AZ 使通量平行
P
E
R A G L O
B A
L