ANSYS电磁场仿真实验报告
基于ANSYS的电磁感应加热系统仿真与实验
实 验 技 术 与 管 理 第38卷 第5期 2021年5月Experimental Technology and Management Vol.38 No.5 May 2021收稿日期: 2020-07-02作者简介: 房紫璐（1995—），女，江苏常州，硕士研究生，主要研究方向为电磁场与微波技术，fangzilu@ 。
通信作者: 李玉玲（1973—），女，内蒙古巴彦淖尔，博士，副教授，硕士生导师，主要从事电力电子技术应用及电工理论与新技术的教学和研究，liyl@ 。
引文格式: 房紫璐，龚直，李玉玲，等. 基于ANSYS 的电磁感应加热系统仿真与实验[J]. 实验技术与管理, 2021, 38(5): 129-133.Cite this article: FANG Z L, GONG Z, LI Y L, et al. Simulation and experiment of electromagnetic induction heating system based on ANSYS[J]. Experimental Technology and Management, 2021, 38(5): 129-133. (in Chinese)ISSN 1002-4956 CN11-2034/TDOI: 10.16791/ki.sjg.2021.05.026虚拟仿真技术基于ANSYS 的电磁感应加热系统仿真与实验房紫璐，龚 直，李玉玲，姚缨英（浙江大学 电气工程学院，浙江 杭州 310027）摘 要：将电子工程专业基础课“工程电磁场”中的电磁感应定律和涡流理论与实际应用相结合，提出了基于电磁炉加热系统的仿真实验方案。
方案采用ANSYS 有限元仿真软件对电磁感应加热系统进行建模仿真，并分析典型系统参数对加热系统耦合的影响。
计算得到的涡流矢量图与欧姆损耗密度云图能够帮助学生更好地理解感应加热原理。
实验方案将理论分析、数值仿真和实验测量三者相结合，能够帮助学生更好地构建该课程系统全面的思维框架。
电磁场仿真实验报告
电磁场仿真实验报告运用ansoft求解静电场一．计算题目验证两个半径为6mm轴线相距20mm带电密度分别10C/m和-10C/m的无限长导体圆柱产生的电场与两个相距16mm的带电密度分别为10C/m和-10C/m的无限长导线产生的电场是否相同。
二．计算导体圆柱产生的电场圆柱的半径为6mm，轴线相距20mm，左圆柱带电-10C/m，右圆柱带电10C/m。
图2-1模型设定图2-2材质设定图2-3-1边界条件设定图2-3-2初始条件设定1图2-3-3初始条件设定2图2-4求解目标设定图2-5-1求解设定图2-5-2网格设定图2-6-1结果显示：电压图2-6-2结果显示：电压图2-6-3结果显示：电压图2-7-1结果显示：电场强度图2-7-2结果显示：电场强度图2-7-3结果显示：电场强度图2-8-1结果显示：电场强度矢量图2-8-2结果显示：电场强度矢量图2-8-3结果显示：电场强度矢量图2-9-1结果显示：能量图2-9-2结果显示：能量图2-9-3结果显示：能量三．计算直导线产生的电场导线相距16mm，半径0.1mm，左导线带电-10C/m，右导线带电10C/m。
图3-1模型设定图3-2材质设定图3-3-1边界条件设定图3-3-2初始条件设定图3-3-3初始条件设定图3-4求解目标设定图3-5-1求解设定图3-5-2网格设定图3-6-1结果显示：电压图3-6-2结果显示：电压图3-6-3结果显示：电压图3-7-1结果显示：电场强度图3-7-2结果显示：电场强度图3-7-3结果显示：电场强度图3-8-1结果显示：电场强度矢量图3-8-2结果显示：电场强度矢量图3-8-3结果显示：电场强度矢量图3-9-1结果显示：能量图3-9-2结果显示：能量图3-9-3结果显示：能量四．结论在长直导线的计算过程中，由于尺寸比较小，使得结果显示并不尽如人意，但我们依然可以从电压、电场强度矢量的结果中发现，两者产生的电场是非常相似的。
ANSYS有限元分析二维静态磁场仿真
一周总结报告一、ANSYS学习1.学习情况目前正在边看书籍边操作ANSYS系统，已经了解了ANSYS的基本操作系统以及ANSYS 分析过程的三大步骤，大体上知道了它的整个工作流程。
目前正在深入仔细学习每一部分的详细步骤。
现在已经学习了ANSYS有限元分析典型步骤、实体建模、网格划分、创建有限元模型，正在学习加载和求解这一部分。
2.理论知识(1)网格划分与创建有限元模型①设置单元属性，包括：a.选择单元类型，如常用的有PLANE13，PLANE53，INFIN110；在Element Type中设置；b.设置单元实常数，如线圈横截面积、匝数、导体填充率等；c.设置材料属性，如泊松比、材料密等；d.设置单元坐标系统。
②通过网格划分工具设置网格划分属性包括：a.单元属性分配设置，作用是在网格划分之前为模型(包括实体和有限元模型)分配单元属性；b.智能划分水平控制；c.单元尺寸控制，单元尺寸的意思是单元边的长度。
③实体模型的划分ANSYS有两种方式对实体模型进行网格划分。
映射网格划分方法：最大特点就是必须使用形状规则的单元划分，对于面对象必须使用三角形单元或四边形单元，对于体对象只能使用六面体单元。
故划分对象必须形状规则。
不是任何形状的对象都能用映射网格划分。
(2)加载和求解有限元分析的主要目的在于得到系统在特定激励源和边界条件下的响应。
这些激励以及边界条件统称为载荷。
所以载荷包括边界条件和激励。
磁场分析中常见的载荷有磁势、磁通量边界条件等。
载荷分为六大类：自由度约束、集中力载荷、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
关于载荷步、子步和平衡迭代，通过阅读理论知识自己的理解的总结是：一个实际加载过程需要多次施加不同的载荷才能满足要求，每一步就称为一个载荷步。
一个载荷步可以通过多个子步来逐渐施加。
平衡迭代用于考虑收敛的非线性分析。
3.仿真结果目前按照教程的步骤将ANSYS从建立模型到加载求解再到查看后处理器的整个分析过程大体操作了一遍，目的就是先通过简单模型熟练ANSYS的整体操作。
11.2.5二维静电场数值仿真+-+基于ANSYS平台的电磁场数值仿真实验报告
图 1 仿真实验 四、 实验步骤 1、 材料定义以及单元设定
由于仿真求解区域为空气，所以相对介电常数设为 1 求解内部区域单元类型 为 2D quard 121,外部无限单元类型为 2D infquard 110,其中 AZ 改为 volt, 4noded quard 改为 8noded 2、 几何模型
由于求解区域及场源的对称性，选用 1/4 平面进行建模，导体球半径设为 0.2，求解区域内部半径设为 5，外部设为 10 模拟无限远情况。
进行布尔运算完成建模。ANSYS 几何建模如图 2 所示。
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基于 Ansys 平台的电磁场数值仿真实验：王心 电气 0914 1091181426
图 2 完成建模 3、 区域属性定义及网格划分
实验中是中心带圆孔方板的四分之一模型，其网格反映了疏密不同的划分 原则。小圆孔附近电场强度变化大，采用了比较密的网格。较远处梯度较小，网 格分得较稀。采用疏密不同的网格划分，既可以保持相当的计算精度，又可使网 格数量减小。
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基于 Ansys 平台的电磁场数值仿真实验：王心 电气 0914 1091181426
加精确，但是也增加了计算的方程个数，使运算时间变长。 在计算数据变化梯度较大的部位(如实验中加压圆弧表面)，为了较好地反
映数据变化规律，需要采用比较密集的网格。而在计算数据变化梯度较小的部位 为减小模型规模，则应划分相对稀疏的网格。这样，整个结构便表现出疏密不同 的网格划分形式。
划分结果如图 3 所示
图 3 网格划分结果 4、 加压，无限边界设定，计算
ANSYS有限元案例分析之磁场分布仿真案例
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
二，前处理
•3 创建模型
2）生成四分之一圆，圆心（0,0）半径20： Main Menu:Preprocessor>Modeling>Create
>Areas>Circle>Partial Annulus。Rad-1 输入20 ；Theta-2输入90；点击OK。
中选择Axisymmetric；同理选择type2做如上操作。
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
一，前处理
• 2定义材料特性
1）相对磁导率 Main Menu: Preprocessor > Material Props >Relative Permeability>Constant
ANSYS有限元案例分析之磁场 分布仿真-两平行圆环电产生
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
一，前处理前的操作
•1 文件路径，工作名称和工作标题的设定。
1）文件路径：Utility Menu：File>Change Directory 2）工作名称：Utility Menu：File>Change Jobname 3）工作标题：Utility Menu：File>Change Title
ANSYS有限元案例分析-两平行圆环电产生磁场分布仿真
四，求解
• 7 往路径上映射变量的数值： Main Menu>General Postproc>Path Operation>Map onto Path。左边一栏选择Flux&gradient，右边选择 MagFluxDens BSUM，点击OK。
ANSYS仿真实验
实验报告课程名称：_______________________________指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：_______________________________实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得一、实验目的和要求研究接地金属槽的槽内典型静电场分布；初步掌握基于ANSYS 仿真软件的静电场分析方法；在理论分析与数值仿真相结合的基础上，力求深化对静电场边值问题、电容参数等知识点的理解。
二、实验内容和原理(1)槽顶端电位为定值时，电位式为：(2)槽顶端电位为正弦函数时，电位式为：专业：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 日期：________________ 地点：________________()()()()22222,0 0, 00 0, 00 0, 00 ϕϕϕϕϕϕ∂∂=+=<<<<∂∂==≤≤=≤≤==x y x a y b x y x y b x a y ∇()()0 , 0 0, ϕϕ=≤≤=<<=⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎩ x a y b y x a b ()()()()()2121210041,sin sinh 21sinh K K a a K a K x y b x y K ϕϕ+π+π+∞=⎡⎤⎡⎤⎣⎦⎣⎦⎡⎤π⎣⎦=⋅π+∑三、主要仪器设备：计算机四、操作方法和实验步骤: 和讲义类同五、实验数据记录及处理1.对选取面进行网格剖分2.在边界上附加第一类边界条件顶端设置为100V 四周设为03.对场域进行求解，后处理结果如下4.在场域内选取节点，选取点图如下各点电位值如右LOAD STEP= 1 SUBSTEP=1TIME=1.0000 LOAD CASE= 0NODE VOLT1 0.00002 0.00003 0.00004 100.005 100.006 0.00001259 28.3781659 4.16821663 4.46031695 38.0451718 44.155MAXIMUM ABSOLUTE VALUESNODE 4VALUE 100.005.查看一条路径上的结果（1）X路径曲线及其数值PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0 ***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S DX0.0000 -0.34908E-060.50000E-02-0.71266E-080.10000E-01-0.86420E-090.15000E-01-0.16303E-090.20000E-01-0.53232E-100.25000E-01-0.22514E-100.30000E-01-0.10775E-100.35000E-01-0.55335E-110.40000E-01-0.28164E-110.45000E-01-0.13962E-110.50000E-01-0.44780E-120.55000E-01 0.30033E-120.60000E-01 0.12580E-110.65000E-01 0.27276E-110.70000E-01 0.59775E-110.75000E-01 0.13054E-100.80000E-01 0.34499E-100.85000E-01 0.18804E-090.90000E-01 0.10028E-080.95000E-01 0.68631E-080.10000 0.33762E-06（2）Y路径曲线及其数值PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0 ***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S DY0.0000 0.31596E-100.50000E-02-0.12218E-060.10000E-01-0.60081E-070.15000E-01-0.39611E-070.20000E-01-0.30368E-070.25000E-01-0.25319E-070.30000E-01-0.22138E-070.35000E-01-0.20092E-070.40000E-01-0.18807E-070.45000E-01-0.18089E-070.50000E-01-0.17880E-070.55000E-01-0.18119E-070.60000E-01-0.18823E-070.65000E-01-0.20086E-070.70000E-01-0.22096E-070.75000E-01-0.25248E-070.80000E-01-0.30622E-070.85000E-01-0.39987E-070.90000E-01-0.61575E-070.95000E-01-0.12007E-060.10000 0.60563E-08（3）Z路径曲线及其数值PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0 ***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S DZ0.0000 0.00000.50000E-02 0.00000.10000E-01 0.00000.15000E-01 0.00000.20000E-01 0.00000.25000E-01 0.00000.30000E-01 0.00000.35000E-01 0.00000.40000E-01 0.00000.45000E-01 0.00000.50000E-01 0.00000.55000E-01 0.00000.60000E-01 0.00000.65000E-01 0.00000.70000E-01 0.00000.75000E-01 0.00000.80000E-01 0.00000.85000E-01 0.00000.90000E-01 0.00000.95000E-01 0.00000.10000 0.0000（4）SUM曲线及其数值PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0 ***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S DSUM0.0000 0.34908E-060.50000E-02 0.12238E-060.10000E-01 0.60088E-070.15000E-01 0.39611E-070.20000E-01 0.30368E-070.25000E-01 0.25319E-070.30000E-01 0.22138E-070.35000E-01 0.20092E-070.40000E-01 0.18807E-070.45000E-01 0.18089E-070.50000E-01 0.17880E-070.55000E-01 0.18119E-070.60000E-01 0.18823E-070.65000E-01 0.20086E-070.70000E-01 0.22096E-070.75000E-01 0.25248E-070.80000E-01 0.30622E-070.85000E-01 0.39987E-070.90000E-01 0.61583E-070.95000E-01 0.12027E-060.10000 0.33768E-06六、实验结果与分析对Y路径曲线进行积分计算PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S FS0.0000 0.00000.50000E-02-0.30536E-090.10000E-01-0.76100E-090.15000E-01-0.10102E-080.20000E-01-0.11852E-080.25000E-01-0.13244E-080.30000E-01-0.14430E-080.35000E-01-0.15486E-080.40000E-01-0.16459E-080.45000E-01-0.17381E-080.50000E-01-0.18280E-080.55000E-01-0.19180E-080.60000E-01-0.20104E-080.65000E-01-0.21077E-080.70000E-01-0.22131E-080.75000E-01-0.23315E-080.80000E-01-0.24711E-080.85000E-01-0.26477E-080.90000E-01-0.29016E-080.95000E-01-0.33557E-080.10000 -0.36407E-08根据Y路径曲线特征曲线所求应该是圆弧部分的积分根据上图积分曲线和右图曲线数值进行计算对S 0.0:2---0.98进行积分取样得积分值为（0.48808E-08）—（0.20536E-09）= （0.4676E-08）C=46.76pF七、半面仿真1.场域彩图分析2.针对三种路径的曲线图3.在半域内对Y路径积分图像及其参数PRINT ALONG PATH DEFINED BY LPATH COMMAND. DSYS= 0***** PATH VARIABLE SUMMARY *****S F30.0000 0.00000.25000E-02-0.37167E-090.50000E-02-0.91722E-090.75000E-02-0.11697E-080.10000E-01-0.13405E-080.12500E-01-0.14720E-080.15000E-01-0.15807E-080.17500E-01-0.16733E-080.20000E-01-0.17544E-080.22500E-01-0.18270E-080.25000E-01-0.18929E-080.27500E-01-0.19538E-080.30000E-01-0.20107E-080.32500E-01-0.20646E-080.35000E-01-0.21158E-080.37500E-01-0.21651E-080.40000E-01-0.22127E-080.42500E-01-0.22591E-080.45000E-01-0.23047E-080.47500E-01-0.23498E-080.50000E-01-0.23945E-08积分取值从0.02-0.5：计算式为：（0.23945E-08）-(0.34167E-09)=(0.232233E-08) 与全面的一半相似，得证七、讨论、心得1.该实验中第一次接触ANSYS软件，发现了其对于各种物理场模型分析的强大之处，是一个非常得力的工具软件。
ansys大作业ANSYS电磁场分析报告及与ansoft仿真分析报告结果比较
期末大作业题目：简单直流致动器ANSYS电磁场分析及与ansoft仿真分析结果比较作者某某：柴飞龙学科（专业）：机械工程学号：21225169所在院系：机械工程学系提交日期2013 年 1 月1、背景简述：ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用软件有限元分析软件，是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
而ansoft Maxwell软件是一款专门分析电磁场的分析软件，如传感器、调节器、电动机、变压器等。
本人在实验室做的课题涉及到电机仿真，用的较多的是ansoft软件，因为其对电机仿真的功能更强大，电机功能模块更多，界面友好。
现就对一电磁场应用实例，用ANSYS进行仿真分析，得到的结果与ansoft得到的结果进行简单核对比较。
2、问题描述：简单直流致动器由2个实体圆柱铁芯，中间被空气隙分开的部件组成，线圈中心点处于空气隙中心。
衔铁是导磁材料，导磁率为常数（即线性材料，rμ=1000），线圈是可视为均匀材料，空气区为自由空间（1=rμ），匝数为2000，线圈励磁为直流电流：2A。
模型为轴对称。
3、ANSYS仿真操作步骤：第一步：Main menu>preferences第二步：定义所有物理区的单元类型为PLANE53 Preprocessor>Element type>Add/Edit/Delete第三步：设置单元行为模拟模型的轴对称形状，选择Options（选项）第四步：定义材料Preprocessor>Material Props>•定义空气为1号材料(MURX = 1)•定义衔铁为2号材料(MURX = 1000)•定义线圈为3号材料(自由空间导磁率，MURX=1)第五步：建立衔铁面、线圈面、空气面Preprocessor>Modeling>Greate>Area>Rectangle>By Dimensions 建立衔铁面建立线圈面建立空气面最终结果第六步：用Overlap迫使全部平面连接在一起Preprocessor> Modeling>Booleans>Operate> Overlap>Areas 按Pick All第七步:平面要求与物理区和材料联系起来Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas用鼠标点取衔铁平面Preprocessor>Meshing> Meshing Attributes>Picked Areas选取线圈平面第八步：加磁通量平行边界条件Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>boundary>Vector Poten>Flux par’1>On lines选取如下边界线段第九步：智能尺寸选项来控制网格大小Preprocessor>-Meshing>Size trls>smartsize>basic第十步：网格生成Preprocessor >Meshing>Mesh>Areas>Free>Pick All结果如下：第十步：衔铁定义为一个单元组件（1）选择衔铁平面Utility>select>entities（2）选择与已选平面相对应的单元（3）图示衔铁单元Utility>plot>elements第十一步：使单元与衔铁组件联系起来Utility>Select>p/Assembly>Create ponent第十二步：加力边界条件标志Preprocessor>Solution>Define loads>apply>magnetic>Magnetic>Flag>p Force第十三步：给线圈平面施加电流密度（1）选择线圈平面Utility>Select>Entity（2）得到线圈截面积.Preprocessor>Modeling>Booleans>Operate Operate>Calc Geometric Items>Of Areas选择OK（3）将线圈面积赋予参数CAREAUtility>Parameter>Get Scalar Data第十四步：把电流密度加到平面上Preprocessor> Solution>Define loads>Apply>Excitation>Curr Density>On Areas第十五步：solve进行计算Preprocessor> Solution >solve>electromagnet>Static Analysis>Opt & Solve第十六步：后处理（1）生成磁力线圈General Postproc>plot results>Contour Plot>2D flux lines（2）计算电磁力General Postproc>Elec&Mag Calc>ponent Based>Force(3)显示总磁通密度值(BSUM)General Postproc>Plot Results>Contour Plot>Nodal Solution 最后结果如下：此时，完成了用ANSYS仿真分析简单直流致动器的全部过程，之后将附上用ansoft 仿真同一简单直流致动器的结果并做简单比较。
ANSYS电磁场教程电磁模拟
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03Байду номын сангаас
本文介绍了ANSYS电磁场教程的基本内容和应用实例，包括静电场、静磁场和 时变电磁场的模拟分析，旨在帮助读者更好地理解和掌握ANSYS在电磁场分析 中的应用。
展望
随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，电磁模拟技 术将越来越受到重视，ANSYS作为该领域的领先软件，将 继续发挥重要作用。
未来，ANSYS将不断更新和完善其功能和工具，以更好地 满足用户的需求，包括提高模拟精度、增加新的分析模块 和优化计算效率等。
后处理
分析结果、可视化展示等。
03 电磁场模拟案例分析
案例一：简单电场模拟
建立模型
创建一个简单的二维电场模型， 包括两个电极板和空气区域。
求解设置
选择合适的求解器类型和迭代 次数，进行电场模拟。
总结词
通过ANSYS软件进行简单电场 模拟，了解电场分布和电势分 布。
边界条件
设置电极板为电势边界条件， 设置空气区域为零电势边界条 件。
结果分析
查看电场分布云图和电势分布 云图，分析电场强度和电势的 变化趋势。
案例二：磁场模拟
总结词
通过ANSYS软件进 行磁场模拟，了解磁 场分布和磁感应强度 分布。
建立模型
创建一个简单的三维 磁场模型，包括一个 永磁体和空气区域。
边界条件
设置永磁体为磁化方 向边界条件，设置空 气区域为零磁感应强 度边界条件。
结果分析实例
磁场分布
通过后处理技术，将模拟得 到的磁场分布进行可视化展 示，并与理论值进行对比分 析。
基于ANSYS的电磁铁仿真分析及其实验验证
（ １ ．广 东 威 灵 电机 制 造 有 限 公 司 ，广 东 佛 山 ５ ２ ８ ３ １ １ ； ２ ．华 南 理 工 大 学 电力 工 程技 术 研 究 开 发 中心 ，广 东 广 州 ５ １ ０ ６ ４ ０ ）
摘 要 ：在 保 证 电磁 铁 安 装 及 外 形 尺 寸 不 发 生 改 变 的 情 况 下 ，对 电 磁 铁 内部 的铁 心 结 构 进 行 修 改 优 化 ， 以
现 经 过 结构 优 化 后 的 电磁 铁 铁 心 的 表 面 磁 感 应 强度 有 一 定 程 度 的 提 高 ；为 了 更 加 明确 电磁 仿 真 分析 的 可 行 性 ， 最后 把 所 制 作 出 来 的 电磁 铁 样 品 的 实验 结 果 与 仿 真 结 果 进 行 对 比 ，验 证 仿 真 分 析 的 有 效 性 ，为 电
确 保 器 械 使 用 时 的安 全 性 。
１ 电磁 铁 结 构 及 相 关 参数
１ ． １ 电 磁 铁 结 构 所 研 究 的 电 磁 铁 的 主 要 结 构 如 图 １所 示 。 该 电 磁 铁 主 要 由 铁 心 、线 圈 、金 属 外 壳 以 及 固 定 板
业 自动 化 控 制 设 备 、 医 疗 器 械 、包 装 机 械 等 个
图１ 电磁 铁 结 构 图
７ ８
电
力
科
学
与
工
程
２ ０ １ ５年
系 统 、燃 烧 系 统 优 化 调 整 试 验 ， 可 使 机 组 能 保 持 较好 的 经 济 性 运行
参考文献 ： ［１］ 呼斯 楞 ，张 鹏 飞 ． 浅 析 煤 质 变 化 对 电 厂 锅 炉 运 行 经 济
布 、表 面 的磁 感 应 强 度 、表 面磁 感 应 矢 量 等 电磁 性 能 参 数 ， 然后 对 该 电 磁 铁 结 构 进 行 优 化 修 改 ， 结 构 修
ANSYS电磁场仿真实验报告
电磁场仿真实验报告求平行输电线周围的电位和电场分布一、报告要求：该生学号尾号为1，建立3条垂直排布的导线。
电位由下到上分别为1V，2V，3V，如下图所示：二、模型说明：静电场计算，求解区域为模型的5倍，截断边界条件。
最下方导线对地高度为10米，导线半径为0.01米，导线之间间距为5米。
（即：H1=10m，H2=15m，H3=20m，U1=1V，U2=2V，U3=3V，R0=0.01m，求解区域为一半圆，题目要求求解区域为模型的5倍，模型尺寸认为是40m，故取半圆半径L=200m。
）如下图所示：三、实验步骤：1、确定文件名，选择研究范围。
点击Utility Menu>File>Change Title，输入你的文件名。
例如“姓名_学号”（ZLM_2012301530051）点击Main Menu>Preferences，选择Electric。
点击Main Menu>Preprocessor>，进入前处理模块(command: /TITLE,ZLM_2012301530051/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Electric/PREP7 )2、定义参数点击Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters，在下面“Selection”空白区域填入参数：H1=10H2=15H3=20R0=0.01U1=1U2=2U3=3每一个参数输入完毕，点击“Accept ”按钮，输入的参数就导入上方“Items”指示的框中，等参数导入完毕后，点击“close”按钮关闭对话框。
(command: *SET,H1,10*SET,H2,15*SET,H3,20*SET,R0,0.01*SET,U1,1*SET,U2,2*SET,U3,3)3、定义单元类型点击Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现单元类型对话框“Element Types”，点击Add，弹出单元类型选择库对话框“Library of ElementTpes”选择Electrostatic 和2D Quad 121（二维四边形单元plane121）。
基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计解读
学学报(高教版, 2007, 2(3 :59262.
[2]兰亦青. ERP沙盘模拟对抗实训课程教学创新探讨[J ].科技信
息(科学教研, 2007, 18:1562157.
[3]刘晓静.透视ERP沙盘模拟对抗课程[J ].中国青年科技(理论
息化(综合版, 2007, 10(1 :73274.
[7]俞义樵.将ERP沙盘对抗赛引入高校实验教学的尝试[J ].实验
科学与技术, 2006(6 :93295.
(上接第61页
图5
电场强度的立体矢量图图6电场强度的平面矢量图
4结 论
电磁场数据的可视化是电磁场工程及教学中急需解决的一个问题, ANSYS软件可以方便地对电磁场中的各个物理量进行的描述,并描绘出电势、电场场强、磁感应强度等物理量在空间的具体分布。而且通过设置不同的材料属性(如相对介电常数,电导率等,可以得到不同的分布图像,这对更好的理解电磁场中的各个物理量所表示的物理意义起到了很好的促进作用。对提高学生的学习兴趣和工程应用能力很有帮助。本文仅给出了几个典型的电磁场实验的实例,对于ANSYS强大的功能而言,要形成更深层次的实验是可以实现的。
第28卷第1期2009年1月
实验室研究与探索
RESE ARCH AND EXP LORATI O N I N LABORAT ORY
Vol . 28No . 1
Jan . 2009
基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计
李锦屏,陈 伟
(兰州交通大学电子与信息工程学院,甘肃兰州730070
摘 要:利用有限元仿真软件ANSYS实现电磁场理论中场图的可视化,对学生理解和掌握电磁场中的
磁力仿真分析实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过磁力仿真分析，探究电磁铁磁力大小与电流大小、线圈匝数、铁芯材料等因素之间的关系，并验证理论分析的正确性。
二、实验原理电磁铁的磁力大小与电流大小、线圈匝数、铁芯材料等因素有关。
根据安培环路定律和法拉第电磁感应定律，电磁铁的磁感应强度B可以表示为：\[ B = \mu_0 \cdot \frac{N \cdot I}{l} \]其中，\(\mu_0\)为真空磁导率，N为线圈匝数，I为电流大小，l为线圈长度。
三、实验材料1. 仿真软件：COMSOL Multiphysics2. 电磁铁模型：铁芯、线圈、导线3. 电流源、电压源、电阻等元件4. 铁芯材料：软磁性材料、硬磁性材料四、实验步骤1. 建立电磁铁模型：使用COMSOL Multiphysics软件建立电磁铁模型，包括铁芯、线圈、导线等部分。
2. 设置边界条件：根据实验需求设置边界条件，如电流源、电压源、电阻等。
3. 材料属性：根据实验需求设置铁芯材料属性，包括磁导率、电阻率等。
4. 求解：使用COMSOL Multiphysics软件进行仿真求解，得到电磁铁的磁感应强度分布。
5. 结果分析：分析仿真结果，验证理论分析的正确性，并探究电磁铁磁力大小与电流大小、线圈匝数、铁芯材料等因素之间的关系。
五、实验结果与分析1. 电流大小对磁力的影响：仿真结果表明，随着电流大小的增加，电磁铁的磁感应强度也随之增加。
这与理论分析相符，说明电流大小对电磁铁磁力有显著影响。
2. 线圈匝数对磁力的影响：仿真结果表明，随着线圈匝数的增加，电磁铁的磁感应强度也随之增加。
这与理论分析相符，说明线圈匝数对电磁铁磁力有显著影响。
3. 铁芯材料对磁力的影响：仿真结果表明，不同铁芯材料对电磁铁磁力有显著影响。
软磁性材料具有较高的磁导率，因此电磁铁磁力较大；而硬磁性材料磁导率较低，电磁铁磁力较小。
六、结论1. 电磁铁磁力大小与电流大小、线圈匝数、铁芯材料等因素有关。
基于ANSYS的管道交变电磁场仿真分析
摘要介绍了使用ANSYS软件对油田注水管道内的感应磁场进行仿真分析的方法。
利用ANSYS软件的特点，通过APLD语言，建立了大量的管道及线圈有限元模型，并对各种实际工况进行分析和求解，提高了效率及准确度。
通过对实际管道进行仿真，建立了管道周围的交变电磁场分布模型，同时也论证了采用ANSYS软件在实际工程中进行仿真分析的优越性。
关键词电磁场有限元仿真分析管道1 前言在油田生产中，注水管道一旦产生结垢沉积，其危害是相当大的。
电磁防垢技术具有不需添加化学药剂，不需拆除管道，磁场强度可操作调节等优点。
将电磁防垢技术应用于油田注水管道前景广阔。
对于恒定磁场，磁场强度的大小直接影响到防垢效果，而对于交变磁场的感应磁场强度目前无法测量。
本文主要利用ANSYS软件对交变电磁场进行分析，仿真管道内的磁场强度及其分布情况，从而有利于设计高效、实用的电磁防垢系统。
ANSYS软件在实际工程中的应用非常广泛，它强大的分析功能及处理、求解功能给人们的工作学习带来极大的方便，提高产品加工质量，缩短了设计周期。
本文主要是针对油田注水管道及其外部缠绕的线圈进行建模，分析线圈在管道内产生的感应电磁场。
由于各种管道的工况条件不同，所缠绕线圈中电流的变化不同，如果使用物理方法进行模拟仿真，不但操作复杂而且仿真精度差。
因此开发出一个基于ANSYS 环境的管道系统模型，在此基础上加载线圈电流，进行求解分析，便可完成全部计算及仿真。
该仿真使用APLD命令流完成从建模到求解的全部过程。
2 管道模型的建立建立三维有限元模型分析磁场。
由于ANSYS可以针对三维静态电磁场分析，以宏模式预创建过程完备的线圈，无须考虑时间轴，因此可以选择三维静态电磁场分析某一时间点处管道内的磁场分布特性。
自顶向下进行实体建模，定义柱体作为基元，利用基元直接构造几何模型。
创建模型时注意管道外的线圈应为无缝隙密布排列，否则将会存在严重的漏磁现象，影响实验结果。
其命令流如下所示：/prep7CYLIND,0.5,0.4,-1,1,0,360,CYLIND,0.4,0,-1,1,0,360, ！建立管道圆柱模型FLST,2,2,6,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2VGLUE,P51XRACE,0.51,0.51,0.5,150,0.02,0.6, , , '111' ！建立线圈模型GPLOT3 网格划分在单元类型分配时选择管道材料的单元型为SOLID98—Scalar专用的三维单元类型。
ANSYS恒定磁场仿真演示
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显示控制，准备对称显示
2007年11月3日星期六
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显示控制，4倍对称显示
2007年11月3日星期六
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4倍对称显示
2007年11月3日星期六
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磁感应强度线对称显示（模型全部）
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显示路径上变量的曲线
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准备存储图形文件（抓图）
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存储的图形文件
2007年11月3日星期六
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退出ANSYS软件界面
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2007年11月3日星期六
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前处理建模，四分之一圆【半径20，圆心（0，0）】
2007年11月3日星期六
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前处理建模，四分之一圆【半径40，圆心（0，0）】
2007年11月3日星期六
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全部面积叠压运 算
前处理布尔运算，将三个面积叠压在一起（overlap）
2007年11月3日星期六
30
前处理定义区域属性（单元类型、材料编号）
5
从”程序”开始，最后点击“license status”
激活license,从“程序”开始。
2007年11月3日星期六
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点击server
点击server,激活。若不能激活，需等待所提示的时间
2007年11月3日星期六
电磁场仿真实验报告
电磁场仿真实验报告实验题目：有一极长的方形金属槽，边宽为1m，除顶盖电位为100sin (pi*x)V外，其它三面的电位均为零，试用差分法求槽内点位的分布。
1、有限差分法的原理它的基本思想是将场域划分成网格，用网格节点的差分方程近似代替场域内的偏微分方程，然后解这些差分方程求出离散节点上位函数的值。
一般来说，只要划分得充分细，其结果就可达到足够的精确度。
差分网格的划分有多种不同的方式，这里将讨论二维拉普拉斯方程的正方形网格划分法。
如下图1所示，用分别平行与x，y轴的两组直线把场域D划分成许多正方行网格，网格线的交点称为节点，两相邻平行网格线间的距离h称为步距。
用表示节点处的电位值。
利用二元函数泰勒公式，可将与节点（xi，yi）直接相邻的节点上的电位值表示为上述公式经整理可得差分方程这就是二维拉普拉斯方程的差分格式，它将场域内任意一点的位函数值表示为周围直接相邻的四个位函数值的平均值。
这一关系式对场域内的每一节点都成立，也就是说，对场域的每一个节点都可以列出一个上式形式的差分方程，所有节点的差分方程构成联立差分方程组。
已知的边界条件经离散化后成为边界点上已知数值。
若场域的边界正好落在网格点上，则将这些点赋予边界上的位函数值。
一般情况下，场域的边界不一定正好落在网格节点上，最简单的近似处理就是将最靠近边界点的节点作为边界节点，并将位函数的边界值赋予这些节点。
2、差分方程的求解方法：简单迭代法先对静电场内的节点赋予迭代初值，其上标（0）表示初始近似值。
然后再按下面的公式：进行多次迭代（k=0,1,2,3…）。
当两次邻近的迭代值差足够小时，就认为得到了电位函数的近似数值解。
实验程序：a=zeros(135,135);for i=1:135 a(i,i)=1;end;for i=1:7a(15*i+1,15*i+2)=-0.25;a(15*i+1,15*i+16)=-0.25;a(15*i+1,15*i-14)=-0.25; endfor i=1:7a(15*i+15,15*i+14)=-0.25;a(15*i+15,15*i+30)=-0.25;a(15*i+15,15*i)=-0.25; enda(1,2)=-0.25;a(1,16)=-0.25;a(121,122)=-0.25;a(121,106)=-0.25;a(135,134)=-0.25;a(135,120)=-0.25;a(15,14)=-0.25;a(15,30)=-0.25;for i=2:14 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i+15)=-0.25;endfor i=122:134 a(i,i-1)=-0.25;a(i,i+1)=-0.25;a(i,i-15)=-0.25;endfor i=1:7for j=2:14;a(15*i+j,15*i+j-1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+1)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j+15)=-0.25;a(15*i+j,15*i+j-15)=-0.25;endendb=a^(-1);c=zeros(135,1);for i=121:135 c(i,1)=25;endd=b*c;s=zeros(11,17);for i=2:16s(11,j)=100*sin(pi.*i);endfor i=1:9for j=1:15s(i+1,j+1)=d(15*(i-1)+j,1);end endsubplot(1,2,1),mesh(s) axis([0,17,0,11,0,100]) subplot(1,2,2),contour(s,32) 实验结果如下：以上是划分为135*135个网格的过程，同理可有如下数据：（1）将题干场域划分为16个网格，共有25各节点，其中16个边界的节点的电位值是已知，现在要解的是经典场域内的9个内节点的电位值。
ansys workbench电磁场仿真完整例子
IntroductionThe Magnetic Valve includes a fixed and a rotating part. The rotating body has to move, as quickly as possible, to rest in one of the 2 possible stop positions. Driving current patterns are the input to generate suitable torques. The customer experienced different performances of the valve for different current patterns: sometimes he got strong bumps on the mechanic stops and failures of the valve behaviour. the customer decided to commit a simulation of the magnetic and dynamic behaviour of the valve, instead to build a prototype.Analysis GoalThe goal is ton achieve measure of the Magnetic Torque, as function of current and rotation angle within a parametric approachOwner:EnginsoftUsage Restrictions:Freely available for useIndustry:AutomotiveApplication:ValvePhysics:ElectromagneticsProduct(s)/Version:ANSYS-v10.1Geometry Type(s):SolidGeometry Format(s): Design ModelerModel Size:147070 Nodes, 105742 ElementsElement Type(s): Edge 117Estimated Demo Time:15 Minutes to show, 12 minutes running timeCustomer:Competition:Comsol,AnsoftChallenge:Free accurate Mesh, Parametric Model, Non LinearMagnetic AnalysisKey Features Used:Sphere of influence for meshing, BH Non Linear Curvedata import, Parametric AnalysisSteps and Points to Convey.Picture Guide.Start ANSYS Workbench Environment, and choose “New Geometry”.Importing of external geometrySet the desired length unit: meters.01) Click “File > Open > Import External Geometry File”.02) Click on “Generate” in order to confirm the importation of the geometry.The geometry regards a magnetic valve.Steps and Points to Convey.Picture Guide.Create a Parametric, Relative Rotation between two groups of bodies01) Create a local coordinate system (plane 4) by clicking on the “New Plane” icon in the tool bar.02) In “Details of Plane4 >. Type” choose from face in order to select the surface of interest. 03) Choose the space to the right of “Base Face” in Details of Plane4 and select the surface indicated in light blue in the plot at right.The local coordinate system “Plane 4” is now visible, centered on a face vertex04) In “Details of Plane4 >. Transform 1 (RMB)” insert an offset along X axis of –0.00825 m.05) In “Details of Plane4 >. Transform 1 (RMB)” insert an offset along Y axis of 0.0015 m.06) Click Generate to create Plane4Create another plane (Plane5).07) In “Details of Plane5 > Type” choose from plane. Base plane should be set to Plane4.08) In “Details of Plane5 >. Transform 1 (RMB)” insert a rotation about Z axis of 30°. 09) Click Generate to create Plane5.Steps and Points to Convey. Picture Guide.The local coordinate system “Plane 5” is now visible.10) From the tool bar menu, select “Tools > Freeze”.The freezing operation is indicated when bodies are displayed with transparency.11) From the tool bar menu, select “Create > Body Operation” set “Type” to “Move” click on the box to the right of Bodies.12) Select the bodies highlighted at right (use the Ctrl button to select multiple entities) and click Apply.Steps and Points to Convey.Picture Guide.13) In “Details of BodyOp1” choose the box to the right of “Source Plane” and pick on Plane4 in the Tree Outline.14) In a similar fashion, set “Destination Plane” to Plane5.Then click on “Generate” to move the parts as shown at right.ENCLOSURE definition01) From the tool bar menu, select “Tools >Enclosure” in order to insert a control volume cylindrically shaped and aligned to Y axis. Set the Cushion to 0.0375 m and set “Merge Parts?” to “Yes”.02) Click Generate to create the enclosureIn the “Outline” tree the just created enclosure is now visible.Steps and Points to Convey Picture GuideEnclosure is visible in the “Model View”window.CREATE the WINDING COIL01) In the Tree Outline, Open “1 Part, 7 Bodies > Part”. RMB on the last Solid in the list and choose “Hide Body” in the drop down menu. This will allow access to the surfaces of the imported geometry for forthcoming picking operations.02) Create a new plane (Plane6)03) In “Details of Plane6 >. Type” choose “From Face”.04) Click on the box to the right of “Base Face” and select the surface shown at right.05) In “Details of Plane6 >. Transform 1 (RMB)” insert an offset along Z axis of –0.0231 m.Click on Generate to create Plane6.06) With Plane6 now active, go to the tool bar and choose “New Sketch”.07) Select “Sketch1” in the “Tree Outline”.Steps and Points to Convey Picture Guide Sketching mode for winding coil generation08) Pick the Sketching tab at the bottom of theTree Outline09) Select “Circle” in the “Draw” window andchoose the center (origin of Plane6) and anarbitrary poin some distance away from thecenter to create a circle.10) Pick the Dimensions button at the bottom ofthe Sketching Toolboxes pane and choose“Radius”.11) Click on the circle and another arbitrarylocation for the radial dimension marker.12) In “Details of Sketch1”, modify the radiusR1 to be 0.00775 m.The sketch is now visible in the “Graphics”window.13) From the tool bar select “Concept > LineFrom Sketches”. Choose the circle and clickApply in the box to the right of “Base Objects”in “Details of Line1”. “Operation” should be setto “Add Material”.Click Generate.14) Choose the Line Body in the Tree Outline.15) In “Details of Line Body” set:•“Winding Body > Yes”•“Number of Turns” = 1•“CS Length” = 0.022 m•“CS Length” = 0.00375 mSteps and Points to ConveyPicture Guide16) From the tool bar, select “View > Show Cross Sections Solids”. The new winding body should appear as it does in the figure to the right.ANGLE as PARAMETER01) In the “Tree Outline” select “Plane5”02) Make the rotation about Z axis as parameter by clicking on the box to the left of “FD1, Value 1”.03) Rename the parameter as “angle”.Steps and Points to Convey.Picture Guide.04) From the tool bar, select “Tools > Options>Common Settings>Geometry Import”. Remove “DS” from the field to the right of “Personal Parameter Key” to remove the DS prefix naming convention restriction for importing parameters. Click OK.GO IN SIMULATIONIn the “[Project]” window, select “New Simulation”.In the “[Simulation]” window, the “Outline” tree should be as in figure.Steps and Points to ConveyPicture GuideMaterials Properties DefinitionSelect “Data” in the tool bar to open the “[Engineering Data]” window.Materials Properties Definitionchange defaults of STRUCTURAL STEEL01) Select “Structural Steel” and click on “Add/Remove Properties” in the “Electromagnetics” field and unselect the following items:- “Relative Permeability” - “Resistivity”02) Check the box to the left of “B-H curve” and click OK.03) Say “Yes” to the “Remove Material Properties” box that appears.04) Open excel file “bh1.xls” and copy the two data columns (highlight them with the mouse cursor and type Cntl-C).Steps and Points to ConveyPicture Guide05) Click the icon depicting an xy plot to the right of “B-H Curve”06) LMB on the 2 (second row) of the “Magnetic Flux Density vs. Magnetic Field Intensity” table and press “Ctrl +V” to paste the two column data from the .xls file.07) Click on the B-H Curve icon at the lower right.The curve should appear as shown at right.NEW Material definition IRONRMB on “Materials (2)” in the tree and choose “Insert New Material”. RMB on “New Material”, choose Rename and change the name of the new material to Iron. Define BH data as before but this time use data from “bh2.xls” file.NEW Material definition NEODYMIUM01) Define a New material named “Neodymium”.02) Among Electromagnetics properties let active just: “Linear Hard Material”: 03) Insert the following data:• Cohercive Force: 7.9577 e5 A/m • Residual Induction 1.2 T01) Return to the Simulation Tab02) In the Outline Tree, open Geometry>Part and use the Cntl button to select both of the RIC9512_105 items. The parts should be highlighted as shown at right.03) In Details of “Multiple Selection”, changematerial from “Structural Steel” to “Iron”Steps and Points to ConveyPicture Guide04) Select the part shown at right.05) Change material from “Structural Steel” to “Neodymium”MESH01) Select the coil support solid (see figure)02) RMB on “Mesh” on the tree to insert a sizing control: Element Size 2e-303) Insert another sizing control , 1e-3, referred to 5 bodies as in the following picture. It may help to hide the 4th solid (the “air enclosure) in the Outline tree to simplify selecting these parts.Steps and Points to ConveyPicture Guide5 bodies for sizing setting n.204) In the Outline tree, RMB on Model and insert a “Coordinate Systems” branch. RMB on the Coordinate Systems branch and insert (define) a new Coordinate System. Choose “Origin” in the Details of “Coordinate System” pane, select the surface shown at right, and click Apply.05) RMB on Mesh in the Outline to insert a third sizing control:For “Type”, choose “Sphere of Influence”• Sphere Center: Coordinate System (defined just before) • Radius 1.5e-2 • Element size 5e-4Areas to be applied are the following (10 areas)Steps and Points to ConveyPicture Guide10 Areas where to apply the Sphere of Influence sizing control06) Click on Mesh -> Preview MeshThe Mesh should result as in figure, if the “Air” solid enclosure body is hideLOADSSet the Conductor Current value in details window related to “Conductor Winding Body”: 1000 ABOUNDARY CONDITIONSRMB on Environment in the tree and insert a Magnetic Flux Parallel object. Use the Cntl button to select the 3 exterior surfaces of the enclosure and click Apply.Steps and Points to Convey.Picture Guide.POSTPROCESSING SETTINGS01) Insert under the “Solution” tree the following output requests: • Total Flux Density • Total Flux Intensity 02) Select 3 bodies as in figure03) Insert a “Directional Force/Torque” output request with details:• In Details of “Directional Force/Torque” pane, change “Global Coordinate System” to “Coordinate System” (this is the user-defined coordinate system centered on the top surface of the permanent magnet).• Set Orientation to Y Direction (rotation axis)04) repeat Directional Force/Torque Request for both X and Z axis direction05) By a right click under the Solution Tree Insert a “Solution Information” request to monitor the run during the solutionSOLVE01) Highlight the Environment tree tosee/check all Boundary & Loads previously defined.02) Click on the “SOLVE” Icon to launchthe run.Solution times takes about 12 minutes on a 2.8 Ghz single processor 32bit PCSteps and Points to ConveyPicture GuideREVIEW RESULTS01) See the Total Flux of Magnetic results 02) Set up a Vector Image of the MagneticField03) After Vector Image settings show a Vector Plot of Magnetic Field03)See the Magnetic Force distribution, Yaxis direction, on the requested parts. 04)The same for X, Z directions05)Activate the view from Y Global Axis06)Define a “Slice Plane”07)Draw the slice plane trace at nearlyalong the Y global direction08)View from the X Global direction09)Activate “show elements” and show themagnetic fieldSteps and Points to Convey Picture GuideSET UP A PARAMETRIC ANALYSIS01) Click on “Model”02) Click on CAD Parameters Detail toactivate the “angle” as a parameter. Thiswill be the first INPUT parameter.03) Click on Environment and Duplicate byright click04) Activate the Conductor Current Value asparameter. This is the second INPUTparameter n.2.05) Activate the Torque value in Y directionas OUTPUT parameter (ThirdParameter)06)Click on “Solution” of Environment 2and then click on Parameter Manager 07)Set up many cases as you like, forexample with 4 current values, 3 values other than the previously solved.。
亥姆霍兹线圈磁场实验——【ANSYS精】
亥姆霍兹线圈磁场实验——【ANSYS精】亥姆霍兹线圈是一种非常常见的磁场实验装置，其主要用于产生均匀的磁场。
本文将使用ANSYS软件进行亥姆霍兹线圈磁场实验的模拟，并进行结果分析。
1. 实验原理亥姆霍兹线圈是一种由两个同轴平行圆形线圈组成的装置，两个线圈的电流方向相反。
亥姆霍兹线圈的磁场是由两个线圈的磁场叠加而成的。
当两个线圈间的距离等于线圈半径的一半时，线圈中心的磁场是均匀的。
2. 实验建模2.1 建立几何模型首先，在ANSYS中建立一个几何模型。
我们可以通过几何建模工具创建一个直径为10cm的圆线圈。
然后，将该圆线圈复制一份，并旋转180度，使其与原始线圈同轴平行放置，且两个线圈电流方向相反。
最后，将两个线圈的距离设置为线圈半径的一半，即5cm。
2.2 设置材料属性在ANSYS中，我们需要为线圈设置合适的材料属性。
在本实验中，我们假设线圈是由纯铜制成的，因此在材料库中选择铜作为材料属性。
2.3 设置边界条件在实际的实验中，亥姆霍兹线圈是通过电源进行驱动的。
然而，在模拟实验中，我们需要为线圈设置边界条件，以模拟电源的驱动。
在本实验中，我们为线圈设置电流密度的边界条件，将其设置为2A/mm²。
同时，我们需要将线圈上表面设置为绝缘条件，以避免电流从线圈中逸出。
3. 实验分析在设置好几何模型、材料属性和边界条件之后，我们需要运行模拟并分析实验结果。
3.1 计算磁场强度在ANSYS中，我们可以使用磁场分析工具计算亥姆霍兹线圈中心的磁场强度。
在本实验中，我们假设线圈中的电流为2A，计算线圈中心的磁场强度分布。
根据分析结果，当线圈电流为2A时，亥姆霍兹线圈中心的磁场强度约为3.14mT。
这表明实验结果符合预期，即亥姆霍兹线圈能够产生一个均匀的磁场。
3.2 分析磁场分布我们也可以使用磁场分析工具来分析亥姆霍兹线圈中磁场的分布情况。
通过分析磁场分布，我们可以确定实验中可接受的偏差范围。
根据磁场分布分析结果，亥姆霍兹线圈中心附近的磁场强度分布非常均匀。
基于ANSYS平台的电磁场数值仿真
实验报告实验名称基于ANSYS平台的电磁场数值仿真课程名称工程电磁场院系部：电气与电子工程学院学生姓名：同组人：指导教师：实验日期：专业班级：试验台号：学号：成绩：华北电力大学实验二基于ANSYS平台的电磁场数值仿真一、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。
二、实验类型本实验为验证型教学实验。
三、实验仪器配备有ANSYS软件平台的台式计算机。
四、实验原理本实验是在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。
五、实验内容图1 仿真计算模型（图中a、D可自定）仿真实验包括静电场试验和恒定磁场试验，可任选一个（本实验选作静电场试验）。
对于静电场试验，图1中两导体点位分别为100V和-100V；对于恒定磁场试验，图1中两导体电流密度分别为10000A/㎡和-10000A/㎡。
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。
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。
六、实验步骤及结果1、打开ANSYS软件，并熟悉各项操作。
2、给定材料相对介电常数，设定内部单元类型，设定外部无限单元类型，并创建几何模型。
3、选择模型各部分之间集合运算，删除导体部分，定义区域属性。
4、进行外部无限单元划网格和内部有限单元划网格。
5、在导体表面加电位，左侧导体加-100V电位，右侧导体加100V电位。
6、给无限边界加标志。
7、求解。
网格剖分图8、显示电位9色云图电位云图等电位线分布图电位移矢量图电场强度图七、思考题1、在仿真过程中，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。
ANSYS电磁仿真
ANSYS电磁仿真/TITLE,2D SOLENOID Actuator Static Analysis ! 定义工作标题/FILNAME,Emage_2D,1 ! 定义工作文件名KEYW,MAGNOD,1 ! 指定磁场分析/PREP7ET,1,PLANE13 ! 指定单元类型EMUNIT,MKS ! 定义单位系统keyopt,1,3,1 !axisymetry ! 指定类型为轴对称MP,MURX,1,1 ! 定义空气的材料特性MP,MURX,2,1 !定义线圈的材料特性MP,MURX,3,1 ! 定义汝铁硼的相对磁导率!MP,MGYY,3,883000N=1000 ! 线圈匝数I=0.1 ! 每匝电流N2=800I2=-0.1TA=0.2 ! 模型尺寸参数（厘米）TB=0.5TC=0.5TD=0.2WC=0.5HC=0.7GAP=0.05HS=HC+GAPW=TA+WC+TCHB=TB+HCH=HB+GAP+TD+0.5ACOIL=WC*HC ! 线圈横截面积（cm2）JDENS=N*I/ACOIL ! 电流密度（A/cm2）ACOIL2=TD*0.5 ! 线圈横截面积（cm2）JDENS2=N2*I2/ACOIL2 ! 电流密度（A/cm2）/PNUM,AREA,1 ! 打开面区域编号RECTNG,0,W,0,H ! 生成几何模型-空气RECTNG,0,0.5,HB+GAP,HB+GAP+TD ! 生成几何模型-永磁体RECTNG,TA,TA+WC,TB,TB+HC ! 生成线圈几何coil_down AOVLAP,ALLSAVE!RECTNG,0,W,0,HB+GAP!RECTNG,0,W,0,H!AOVLAP,ALLNUMCMP,AREA ! 压缩编号APLOTSAVE,Emage_2D_geom.db ! 保存几何模型到文件SAVEASEL,S,AREA,,2 ! 给线圈区域赋予材料特性（S:选择方式，面2）AATT,2,1,1,0ASEL,S,AREA,,1 ! 给永磁铁区域赋予材料特性AATT,3,1,1,0!ASEL,S,AREA,,3 ! 给空气区域赋予材料特性!AATT,1,1,1,0/PNUM,MAT,3 ! 打开材料编号ALLSEL,ALL ! 选择所有的实体APLOTSMRTSIZE,4 ! 设置智能化划分网格等级AMESH,ALL ! 划分自由网格SAVE,Emage_2D_Mesh.db ! 保存网格单元数据到文件SAVEESEL,S,MAT,,3 ! 选择衔铁上的所有单元CM,ARM,ELEM ! 生成一个组件FMAGBC,'ARM' ! 给衔铁加力边界条件ALLSEL,ALLARSCAL,ALL,,,0.01,0.01,1,,0,1 ! 改变单位制为MSK单位（米）FINISH/SOLUESEL,S,MAT,,2 ! 选择线圈上的单元BFE,ALL,JS,1,,,JDENS/(0.01**2) ! 施加电流密度载荷ESEL,S,MAT,,3! 选择线圈上的单元BFE,ALL,JS,1,,,JDENS2/(0.01**2) ! 施加电流密度载荷ALLSEL,ALLNSEL,EXT ! 选择外层节点D,ALL,Az,0 ! 施加磁力线平行边界条件ALLSEL,ALLMAGSOLV,0,3,0.001,,25 ! 求解并运算SAVE,Emage_2D_resu.db ! 保存计算结果SAVEFINISH/POST1PLF2D,27,0,10,1 ! 显示磁力线图FMAGSUM,'ARM' ! 对电磁力求和PLVECT,B,,,,VECT,ELEM,ON,0 ! 显示磁通密度矢量/GRAPHICS,POWERAVRES,2PLNSOL,B,SUM ! 显示磁通密度等值云图TORQSUM, 'ARM' ! 对电磁力求矩FLISH。
电磁结构仿真实习报告
一、引言电磁场是自然界中普遍存在的一种基本现象，广泛应用于电力、通信、电子、医疗等领域。
电磁结构的仿真是电磁场领域的重要研究手段之一，通过对电磁场问题的模拟和分析，可以帮助我们更好地理解和设计电磁系统。
本报告将针对电磁结构仿真实习，从仿真软件、仿真过程、仿真结果及分析等方面进行总结和阐述。
二、仿真软件介绍本次电磁结构仿真实习主要采用ANSYS Maxwell软件进行仿真。
ANSYS Maxwell是一款功能强大的电磁场仿真软件，广泛应用于电磁场问题的分析和设计。
该软件具有以下特点：1. 支持多种仿真类型，如静电场、恒定电流场、时变电磁场等；2. 提供丰富的材料库和参数设置，方便用户进行仿真；3. 具有强大的后处理功能，可生成多种格式的仿真结果；4. 支持与CAD软件的协同设计，提高设计效率。
三、仿真过程1. 仿真建模：首先，根据实际需求建立仿真模型，包括几何建模、网格划分、边界条件设置等。
在本次仿真中，我们以一个简单的传输线模型为例，进行电磁场仿真。
2. 材料属性设置：根据仿真需求，设置仿真模型中各材料的属性，如介电常数、磁导率、电导率等。
3. 边界条件设置：根据仿真需求，设置仿真模型的边界条件，如电场边界、磁场边界等。
4. 求解设置：选择合适的求解器，设置求解参数，如时间步长、迭代次数等。
5. 仿真求解：运行仿真，得到仿真结果。
四、仿真结果及分析1. 仿真结果本次仿真得到的传输线模型电磁场分布情况如图1所示。
图中展示了电场强度和磁场强度的分布情况。
2. 结果分析（1）电场分布：从仿真结果可以看出，电场强度在传输线模型中呈现周期性变化。
在传输线模型中心，电场强度较大，而在两侧，电场强度逐渐减小。
（2）磁场分布：磁场强度在传输线模型中也呈现周期性变化。
在传输线模型中心，磁场强度较大，而在两侧，磁场强度逐渐减小。
（3）损耗分析：通过计算传输线模型的损耗，可以得到损耗与频率的关系。
在低频段，损耗较小；随着频率的增加，损耗逐渐增大。
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电磁场仿真实验报告求平行输电线周围的电位和电场分布一、报告要求：该生学号尾号为1，建立3条垂直排布的导线。
电位由下到上分别为1V，2V，3V，如下图所示：二、模型说明：静电场计算，求解区域为模型的5倍，截断边界条件。
最下方导线对地高度为10米，导线半径为0.01米，导线之间间距为5米。
（即：H1=10m，H2=15m，H3=20m，U1=1V，U2=2V，U3=3V，R0=0.01m，求解区域为一半圆，题目要求求解区域为模型的5倍，模型尺寸认为是40m，故取半圆半径L=200m。
）如下图所示：三、实验步骤：1、确定文件名，选择研究范围。
点击Utility Menu>File>Change Title，输入你的文件名。
例如“姓名_学号”（ZLM_2012301530051）点击Main Menu>Preferences，选择Electric。
点击Main Menu>Preprocessor>，进入前处理模块(command: /TITLE,ZLM_2012301530051/COM,Preferences for GUI filtering have been set to display:/COM, Electric/PREP7 )2、定义参数点击Utility Menu>Parameters>Scalar Parameters，在下面“Selection”空白区域填入参数：H1=10H2=15H3=20R0=0.01U1=1U2=2U3=3每一个参数输入完毕，点击“Accept ”按钮，输入的参数就导入上方“Items”指示的框中，等参数导入完毕后，点击“close”按钮关闭对话框。
(command: *SET,H1,10*SET,H2,15*SET,H3,20*SET,R0,0.01*SET,U1,1*SET,U2,2*SET,U3,3)3、定义单元类型点击Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，出现单元类型对话框“Element Types”，点击Add，弹出单元类型选择库对话框“Library of ElementTpes”选择Electrostatic 和2D Quad 121（二维四边形单元plane121）。
点击ok，关闭单元类型选择库对话框，此时在单元类型对话框中显示所添加的单元类型“Type 1 PLANE121”，表示单元类型添加成功，点击Close 按钮，关闭对话框。
(command: ET,1,PLANE121)4、定义材料属性点击Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Models，弹出材料模型参数对话框，点击对话框的右栏Electromagnetics>Relative Permittivity> Constant，在弹出的对话框PREX 一栏写入1，点击OK。
然后点击该对话框左上角Material>Exit,关闭该对话框。
(command: MP,PERX,1,1)5、创建几何模型点击主菜单栏中的PlotCtrls>Numbering，在弹出的对话框中，勾选Keypointnumbers 为on，Line numbers 为on，Area numbers 为on，点击OK。
(command: /PNUM,KP,1/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1)创建求解区域半圆：点击Main Menu>Preprocessor> Modeling>Create> Areas>Circle>By Dimensions，在弹出的对话框中第一栏RAD1 输入200,RAD2 和THETA1 栏中输入0, THETA2 栏中输入180,之后点击ok。
(command: PCIRC,200,0,0,180 )创建导线：点击Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle> Solid Circle，在WP X 栏中输入0，在WP Y 栏中输入H1，在Radius 栏中输入R0，点击ok；重复上述操作，点击Solid Circle后，在WP X 栏中输入0，在WP Y 栏中输入H2，在Radius 栏中输入R0，点击ok；再重复上述操作，点击Solid Circle 后，在WP X 栏中输入0，在WP Y 栏中输入H3，在Radius 栏中输入R0，点击ok。
(command:cyl4,0,H1,R0cyl4,0,H2,R0cyl4,0,H3,R0)选中所有的实体，在主菜单栏中点击Utility Menu>Select>Everything (command:alls)做布尔操作，排除面交叠。
点击Main Menu>Preprocessor>Modeling> Operate>Booleans> Overlap>Areas，在弹出的对话框中点击Pick All。
(command: aovlap,all)6、准备剖分模型点击Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，在Size Controls下的Lines 栏中点击Set，在弹出的对话框中，输入1，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入100，点击OK。
重复上述操作，点击Set 之后，在弹出的对话框中，输入2，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入50，SPACE一栏中输入1/3，点击OK。
重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入3，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50，SPACE一栏中输入3，点击OK。
重复上述操作，点击Set 之后，在弹出的对话框中，输入4,5,6,7，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20，SPACE 一栏中输入1，点击OK。
重复上述操作，点击Set 之后，在弹出的对话框中，输入8,9,10,11，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20，SPACE 一栏中输入1，点击OK。
重复上述操作，点击Set 之后，在弹出的对话框中，输入12,13,14,15，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV 一栏中输入20，SPACE 一栏中输入1，点击OK。
(command:lsel,s,,,1,lesize,all,,,100lsel,s,,,2lesize,all,,,50,1/3lsel,s,,,3lesize,all,,,50, 3lsel,s,,,4,7,1lsel,s,,,8,11,1lesize,all,,,20lsel,s,,,12,15,1lesize,all,,,20)7、剖分模型在主菜单栏中选择Utility Menu>Select>Everything(command: alls)点击Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool，在弹出的窗口中，Mesh 栏中选择Areas，并在Shape 栏中选择Tri，以及Free，然后点击Mesh，在新弹出的对话框中，点击Pick All。
(command: mshape,1,2damesh,all)8、施加边界条件及载荷点击Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Electric>Boundary> Voltage>OnLines，在弹出的窗口中，输入4,5,6,7，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中，输入U1；重复上述操作，在弹出的窗口中，输入8,9,10,11，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中，输入U2；重复上述操作，在弹出的窗口中，输入12,13,14,15，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中，输入U3.重复上述操作，在弹出的窗口中，输入1,2,3，点击OK，在新弹出的对话框的VALUE Load VOLT value 一栏中，输入0，点击OK。
(command: lsel,s,,,4,7,1dl,all,,volt,U1lsel,s,,,8,11,1lsel,s,,,12,15,1dl,all,,volt,U3lsel,s,,,1,3,1dl,all,,volt,0)9、求解点击Main Menu>Solution>Solve>Current LS，点击OK，软件开始计算。
计算完毕，在弹出Solution is done!后点击Close，计算过程结束。
(command: alls/solusolve)10、后处理显示点击Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot> Nodal Solu，在弹出的对话框中，选择DOF Solution> Electric potential，点击OK，即可得到空间电位分布云图。
(command: /POST1PLNSOL, VOLT,, 0 )电位分布云图1电位分布云图2-放大点击Main Menu>General Postproc>Plot Result>Contour Plot> Nodal Solu，在弹出的对话框中，选择Electric Field> Electric field vector sum，点击OK，即可得到空间电场强度分布云图。
对电场图进行放大，就可以得到导线周围电场分布云图，如下图所示。
(command: PLNSOL, EF,SUM, 0)电场强度分布云图1电场强度分布云图2-放大电场强度分布云图3-放大-上导线电场强度分布云图3-放大-中导线电场强度分布云图3-放大-下导线路径上电位和电场分布曲线显示：点击Main Menu>General Postproc>Path Operations>Define Path>By Location，弹出对话框，在Name 栏目中填入路径名称path1，在Number of points 栏中填入2，在Number of data sets 中填入30，在Number of divisions 中填入200，点击OK，弹出新的对话框，定义路径起始点1，在NPT 栏中填入1，在X,Y,Z 栏中填入0,0,0，点击OK，弹出新的对话框，定义路径点2，在NPT 栏中填入2，在X,Y,Z 栏中填入10*h,0,0，点击OK，弹出新的对话框，点击Cancel。