基于ANSYS平台的电磁场数值仿真
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八、 实验结果
仿真实验结果：
5
华北电力大学
1、网格剖分图
2Hale Waihona Puke Baidu九色云图
6
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3、电位线分布
4、电位移矢量
7
九、 思考题
华北电力大学
1． 仿真过程中，采用 1/4 或者 1/2 平面建模，有何理论依据？ 因为整个平面中的电荷和电解质关于 1/4 或者 1/2 具有对称性，也就是说整个平面的电 场、电位等关于 1/4 或者 1/2 平面对称。所以可以采用 1/4 或者 1/2 平面建模。
2
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一、 实验名称：
基于 ANSYS 平台的电磁场数值仿真
二、 实验目的
1．在仿真过程中学会使用 ANSYS 软件。 2．学会边值问题的建模方法。 3．学会用仿真软件检验对电磁场分布的猜测。
三、 实验类型
本实验为验证型教学实验。
四、 实验仪器
配备有 ANSYS 软件平台的台式计算机。
五、 实验原理
实验分为两步：第一步，按照给定步骤和给定参数上机操作；第二步，尝试改变某些参 数，观察仿真结果的变化。
七、 实验步骤
1. 开始→程序→ansys5.6→license status→server（等待）→quit（不能按其他选择） 2. 开始→程序→ansys5.6→interactive（出现界面）→run（出现界面）→ 3. ANSYS Main Menu（左侧主菜单）→preferences→electric（点击白框打勾）→ok（预
设问题归属）→ 4. ANSYS Main Menu→preprocessor→material props→-constant-isotropic→1→ok→
perx 1→ok（给定材料相对介电常数）→ 5. ANSYS Main Menu → preprocessor → element type → add/edit/delete → add →
3
六、 实验内容
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a
无限长圆 柱导体
a
无限长圆 柱导体
D
图 1 仿真计算模型 （图中 a、D 可自定）
仿真实验包括静电场实验和恒定磁场实验，可任选一个。对于静电场实验，图 1 中两导 体电位分别为 100V和-100V（可自定）；对于恒定磁场实验，图 1 中两导体电流密度分别为 10000A/m2和-10000A/m2。根据几何结构和源分布的对称性，仿真实验可选用 1/4 或 1/2 平 面进行建模。
本实验是在 ANSYS 平台上开发的。ANSYS 是国际上著名的有限元软件包，可对结构力学、 流体力学、传热学和电磁学等领域的问题进行求解。其特点是图形界面友好，易学，前后处 理功能强大。在 ANSYS 平台上开发电磁场数值仿真实验，只需将问题的求解过程描述清楚， 按照给定步骤上机操作，即可得到预期结果。
electrostatic →2D quard 121→ok（设定内部单元类型）→ 6. (ANSYS Main Menu → preprocessor → element type → )add/edit/delete → add →
infiniteboundary→2D infquard 110→ok→option→AZ改为volt, 4noded quard改为 8noded→（设定外部无限单元类型）close→ 7. (ANSYS Main Menu → preprocessor → modeling → create → -Area- circle → partial annulus→wp x 1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→ wp x -1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 5, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 10, theta-2 180,ok（创建几何模型）→ 8. (ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→operate→-booleans- overlap→area
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工程电磁场
基于 ANSYS 平台的电磁场数值仿真实验报告
院系：电器与电子工程学院 学生姓名：明捷 同组人：张尧 指导教师：王泽忠 实验日期：2012-6-13
专业名称：电气工程及其自动化 学号：1101230117 实验台号：13 成绩：
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目录
一、 实验名称：.......................................................................................................................3 二、 实验目的...........................................................................................................................3 三、 实验类型...........................................................................................................................3 四、 实验仪器...........................................................................................................................3 五、 实验原理...........................................................................................................................3 六、 实验内容...........................................................................................................................4 七、 实验步骤...........................................................................................................................4 八、 实验结果...........................................................................................................................5 九、 思考题...............................................................................................................................8
两个小圆缺口的内半圆，apply→apply→光标选中外半圆，ok→1 plane121 改为 2 infin110→ok（定义区域属性）→ 11. (ANSYS Main Menu→preprocessor)→mesh tool→lines set→光标选中外层两条弧线， apply→ndiv 50 →apply→光标选中外层扇形左右两条底边，apply →ndiv 1 → apply→光标选两小圆弧，apply → ndiv 20 →apply→光标选中两小圆弧之间的两条 小线段，apply→ndiv 20→apply→光标选中两小圆弧与大扇形之间两条长线段，ok→ ndiv 20→ok→ 12. mesh tool菜单中选中quad 和 mapped，点击mesh →光标选中外部大扇形，ok（外部 无限单元划网格）→ 13. mesh tool菜单中选中tri 和 free，点击mesh →光标选中有两个小圆缺口的内半圆， ok（内部有限单元划网格）→ 14. (ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- boundary→-voltage- on line→光标选中右小半圆，apply, 100，apply→光标选中左小半圆，ok, -100 ，ok（ 导体表面加电位）→ 15. (ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- flag→-infinite surf- on line→光标选中最外边的半圆，ok（无限边界加标志）→ 16. (ANSYS Main Menu)→solution→-solve- current ls→ok（求解，等待）→close（关 闭黄框）→ 关闭status command文件（白框） 17. (ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-contour plot- nodal solu →dof solution elec poten volt ok（显示电位 9 色云图）→ 18. emag 3d utility menu → plot ctrls → device options → shading win32 点 击 改 为 contours win32c ， vocter mode off 点击改为 on, ok→ 19. emag 3d utility menu→plot ctrls→style→contours→uniform contours→ncont 100 ，ok（显示等电位线分布）→ 20. (ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-vector plot-predefined→ flux and gradient→选择D或EF（箭头显示电位移矢量或电场强度）→ 21. emag 3d utility menu→plot ctrls→pan, zoom, rotate→（可以移动、放大、缩小 图形） 22. ansys toolbar→选择quit-no save！ok→(退出ANSYS)
2． 网格剖分的疏密程度对仿真结果是否有影响？试解释原因。
8
4
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→pick all（模型各部分之间集合运算）→ 9. (ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→delete→area and below→光标选中两
个小圆，ok（删除导体部分）→ 10. (ANSYS Main Menu→preprocessor→-attributes- define→pick areas→光标选中有
仿真实验结果：
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1、网格剖分图
2Hale Waihona Puke Baidu九色云图
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3、电位线分布
4、电位移矢量
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九、 思考题
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1． 仿真过程中，采用 1/4 或者 1/2 平面建模，有何理论依据？ 因为整个平面中的电荷和电解质关于 1/4 或者 1/2 具有对称性，也就是说整个平面的电 场、电位等关于 1/4 或者 1/2 平面对称。所以可以采用 1/4 或者 1/2 平面建模。
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一、 实验名称：
基于 ANSYS 平台的电磁场数值仿真
二、 实验目的
1．在仿真过程中学会使用 ANSYS 软件。 2．学会边值问题的建模方法。 3．学会用仿真软件检验对电磁场分布的猜测。
三、 实验类型
本实验为验证型教学实验。
四、 实验仪器
配备有 ANSYS 软件平台的台式计算机。
五、 实验原理
实验分为两步：第一步，按照给定步骤和给定参数上机操作；第二步，尝试改变某些参 数，观察仿真结果的变化。
七、 实验步骤
1. 开始→程序→ansys5.6→license status→server（等待）→quit（不能按其他选择） 2. 开始→程序→ansys5.6→interactive（出现界面）→run（出现界面）→ 3. ANSYS Main Menu（左侧主菜单）→preferences→electric（点击白框打勾）→ok（预
设问题归属）→ 4. ANSYS Main Menu→preprocessor→material props→-constant-isotropic→1→ok→
perx 1→ok（给定材料相对介电常数）→ 5. ANSYS Main Menu → preprocessor → element type → add/edit/delete → add →
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六、 实验内容
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a
无限长圆 柱导体
D
图 1 仿真计算模型 （图中 a、D 可自定）
仿真实验包括静电场实验和恒定磁场实验，可任选一个。对于静电场实验，图 1 中两导 体电位分别为 100V和-100V（可自定）；对于恒定磁场实验，图 1 中两导体电流密度分别为 10000A/m2和-10000A/m2。根据几何结构和源分布的对称性，仿真实验可选用 1/4 或 1/2 平 面进行建模。
本实验是在 ANSYS 平台上开发的。ANSYS 是国际上著名的有限元软件包，可对结构力学、 流体力学、传热学和电磁学等领域的问题进行求解。其特点是图形界面友好，易学，前后处 理功能强大。在 ANSYS 平台上开发电磁场数值仿真实验，只需将问题的求解过程描述清楚， 按照给定步骤上机操作，即可得到预期结果。
electrostatic →2D quard 121→ok（设定内部单元类型）→ 6. (ANSYS Main Menu → preprocessor → element type → )add/edit/delete → add →
infiniteboundary→2D infquard 110→ok→option→AZ改为volt, 4noded quard改为 8noded→（设定外部无限单元类型）close→ 7. (ANSYS Main Menu → preprocessor → modeling → create → -Area- circle → partial annulus→wp x 1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→ wp x -1, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 0.2, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 5, theta-2 180, apply→wp x 0, wp y 0, rd-1 0, theta-1 0, rd-2 10, theta-2 180,ok（创建几何模型）→ 8. (ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→operate→-booleans- overlap→area
华北电力大学
工程电磁场
基于 ANSYS 平台的电磁场数值仿真实验报告
院系：电器与电子工程学院 学生姓名：明捷 同组人：张尧 指导教师：王泽忠 实验日期：2012-6-13
专业名称：电气工程及其自动化 学号：1101230117 实验台号：13 成绩：
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一、 实验名称：.......................................................................................................................3 二、 实验目的...........................................................................................................................3 三、 实验类型...........................................................................................................................3 四、 实验仪器...........................................................................................................................3 五、 实验原理...........................................................................................................................3 六、 实验内容...........................................................................................................................4 七、 实验步骤...........................................................................................................................4 八、 实验结果...........................................................................................................................5 九、 思考题...............................................................................................................................8
两个小圆缺口的内半圆，apply→apply→光标选中外半圆，ok→1 plane121 改为 2 infin110→ok（定义区域属性）→ 11. (ANSYS Main Menu→preprocessor)→mesh tool→lines set→光标选中外层两条弧线， apply→ndiv 50 →apply→光标选中外层扇形左右两条底边，apply →ndiv 1 → apply→光标选两小圆弧，apply → ndiv 20 →apply→光标选中两小圆弧之间的两条 小线段，apply→ndiv 20→apply→光标选中两小圆弧与大扇形之间两条长线段，ok→ ndiv 20→ok→ 12. mesh tool菜单中选中quad 和 mapped，点击mesh →光标选中外部大扇形，ok（外部 无限单元划网格）→ 13. mesh tool菜单中选中tri 和 free，点击mesh →光标选中有两个小圆缺口的内半圆， ok（内部有限单元划网格）→ 14. (ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- boundary→-voltage- on line→光标选中右小半圆，apply, 100，apply→光标选中左小半圆，ok, -100 ，ok（ 导体表面加电位）→ 15. (ANSYS Main Menu)→solution→-loads- apply→-elecric- flag→-infinite surf- on line→光标选中最外边的半圆，ok（无限边界加标志）→ 16. (ANSYS Main Menu)→solution→-solve- current ls→ok（求解，等待）→close（关 闭黄框）→ 关闭status command文件（白框） 17. (ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-contour plot- nodal solu →dof solution elec poten volt ok（显示电位 9 色云图）→ 18. emag 3d utility menu → plot ctrls → device options → shading win32 点 击 改 为 contours win32c ， vocter mode off 点击改为 on, ok→ 19. emag 3d utility menu→plot ctrls→style→contours→uniform contours→ncont 100 ，ok（显示等电位线分布）→ 20. (ANSYS Main Menu)→general postproc→plot results→-vector plot-predefined→ flux and gradient→选择D或EF（箭头显示电位移矢量或电场强度）→ 21. emag 3d utility menu→plot ctrls→pan, zoom, rotate→（可以移动、放大、缩小 图形） 22. ansys toolbar→选择quit-no save！ok→(退出ANSYS)
2． 网格剖分的疏密程度对仿真结果是否有影响？试解释原因。
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华北电力大学
→pick all（模型各部分之间集合运算）→ 9. (ANSYS Main Menu→preprocessor→modeling→delete→area and below→光标选中两
个小圆，ok（删除导体部分）→ 10. (ANSYS Main Menu→preprocessor→-attributes- define→pick areas→光标选中有