COMSOL-4.4-模拟螺线管线圈产生的磁场分布

COMSOL 4.4 螺线管线圈产生的磁场分布

1.模型向导>三维>选择物理场，添加“磁场（mf）”和“电路（cir）”，“求解”中选择“瞬态”，然后“完

成”。

2.“几何”里面长度单位设置为所需单位，此处设置为“mm”。在“几何”菜单中点击“工作平面”，右

击“模型开发器”中的“几何1”>“工作平面1”>“面几何”，选择“圆”，设置“圆”的参数：对象类型选为“曲线”，位置选择“中心”，“层”中的“层1”厚度设置为线圈的厚度，如1mm。

3.关闭“工作平面”，点击“几何菜单”中的“拉伸”：

4.设置外界空气：

“几何”菜单中选择“长方体”，设置好参数，在“图像”工作区点击“线框渲染”工具，得到如下图：

5.右击“模型开发器”中的“定义”>“视图1”，选择“隐藏几何实体”，在“隐藏几何实体”编辑区，

选择“几何实体层次”中的“边界”，手动选择需要隐藏的边界：长方体的六个面，则可以得到下图：

6.定义各个域和边界：

定义线圈：点击“定义”菜单栏中的“显示”，“模型开发器”中的“定义”下面会出现“显示1”，右击并重命名为“线圈”，然后在“显示”工作区将“几何实体层次”选择为“域”，再选择图中看到的圆筒，此时圆筒有四个域，由于圆筒与后来的长方体重合，所以长方体现在变成了“域1”，而圆筒变成了“域2,3,4,5”：

定义线圈边界：同样的方法在“定义”中得到“显示2”，并重命名为“线圈边界”，在“显示”编辑区的“几何实体层次”中选择“边界”，并在图形中选择圆筒的各个边界，此时圆筒中的四个域中接触面也算一个边界。本例中可以在“显示”编辑区点击“粘贴选择”按钮，输入“7-14,16-19,21-14”，点击“确认”。

定义空气：同样的方法，选择“域1”位空气，就是刚刚建立的长方体，此时空气的边界已被隐藏，所以此处看不见长方体。

7.设置“磁场（mf）”：

设置“多匝线圈1”：右击“模型开发器”中的“磁场（mf）”，选择“多匝线圈”，在“多匝线圈”编辑区的“域选择”栏选择刚刚定义的“线圈”，“线圈类型”栏选择“数值”，“多匝线圈”栏中的“匝数”N设置为所需数字，如100，“线圈激励”中选择“电路（电流）”。

右击“模型开发器”中的“多匝线圈1”，选择“自动计算电流1”，再右击“自动计算电流1”，选择“输入”，在“输入”编辑区选择边界选择15，把这个面当作多匝线圈电流的输入面。

然后右击“自动计算电流1”，选择“电绝缘”，在“电绝缘”编辑区的边界选择中选择圆筒的外边界，如边界15这样四个域的接触边界不能选择，因为电流在线圈流过，不能被绝缘，该例子中点击“粘贴选择”，输入“7-14,16-19,21-24”，确认即可。

设置“安培定律2”：右击“磁场”，选择“安培定律”，在“安培定律”编辑区中的“磁场”下面的“本构关系”中，选择“HB曲线”。

最后右击“磁场”，选择“磁标势场度规修复”，编辑区中选择“所有域”。

8.设置“电路（cir）”：

电压源：右击“模型开发器”中的“电路”，选择“电压源”，再在电压源编辑区设置电压源参数，“设备参数”中的“电压：V src”中输入所需电压值，此处设为1V。

电阻：右击“电路（cir）”，选择“电阻”，在编辑区中的“节点连接”中，p设为2，n设为1，“设备参数”中的“电阻R”设为所需参数，此处设置为100欧。

外部I vs U：右击“电场（cir）”，选择“外部I vs U”，在编辑区中的“节点连接”中将p设置为0，n 设置为2，“外部设备”栏的“电势”选择“线圈电压（mf/mtcd1）”.

上面的“节点连接”中设置的参数就是将各个器件连城电路。

9.设置材料：

右击“模型开发器”中的“材料”，选择“增加材料”，在材料中选择“air”，然后点击“增加到组件”，在“材料”编辑区选择“所以域”，并将“材料目录”中的“电导率”设置为10，“相对磁导率”和“相对介电常数”都设置为1。

10.设置网格：右击“模型开发器”中的“网格1”，选择“自由剖分四面体网格”，然后右击“自由剖分

四面体网格1”，选择“尺寸”，在编辑区“单元尺寸”中的“预定义”选择“较细化”，然后点击“构建选定”。

11.设置求解：

在“求解”菜单中，点击“求解步骤”，选择“计算线圈电流”，右击“模型开发器”中的“求解1”

下面的“步骤2：求解线圈电流”，选择“上移”。

右击“模型开发器”中的“求解1”，选择“显示缺省求解器”，展开“求解器配置”>“求解器1”>“瞬态求解器”，右击“瞬态求解器”，选择“全偶合”，编辑区中“线性求解器”选择为“直接”，“方法和终止”栏中的“雅克比修正”选择为“在每次迭代中”，“最大迭代数”设置为25。

12.点击“求解”菜单中“计算”。