ansys电磁场分析的一些问题
ansys电磁场常见问题
－你用的单元是SOLID117，那应该是用MVP列式吧？我看到过关于这个计算方法的边界条件说明：
3D MVP 列式
自由度：AX、AY、AZ (VOLT用于交流或瞬态分析）
通量垂直边界条件:
这是自然边界条件，但是，垂直于边界的A分量必须设为零
3. 哪位大虾可以详细讲一下ansys中的坐标系吗
所有ANSYS的建模、分网以及结果显示都是基于坐标系和工作平面的，所以对坐标系有一个了解很有必要。
ANSYS中大部分同类型数据是通过“号”来识别和引用的。如坐标系号、单元参考号、材料属性号。定义和使用不同的坐标系，就是定义和引用不同的坐标系号。
13. 哪位大虾能否讲讲电磁里的边界条件。
－ANSYS帮助文档里讲：
Flux-normal: Set the normal component of A to zero
Flux-parallel: Set in-plane components of A to zero.
Far-field: Use element INFIN111.
5. 是不是只有轴对称的实体才能用二维电磁场分析
-－是不是只有轴对称的实体才能用二维电磁场分析，我听人说2D平面建模必须在Z方向为无限长才行，哪位指教一下
－ 不是吧，不规则平面也可以啊。2D建模，如果你想要一个远场，只要有足够的距离就可以了吧，比如说距离永磁体10倍以上的距离。
－Z方向无限长是理论上的，，实际上可以根据实际情况近似处理
PoltCtrl->Style->window backgroud中可以控制窗口的背景图片，为了显示白色背景，这里一定要取消背景图片显示；
ANSYS电磁场分析指南第一章磁场分析概述
第一章磁场分析概述1.1磁场分析对象利用ANSYS/Emag或ANSYS/Multiphysics模块中的电磁场分析功能，ANSYS 可分析计算下列的设备中的电磁场，如：·电力发电机·磁带及磁盘驱动器·变压器·波导·螺线管传动器·谐振腔·电动机·连接器·磁成像系统·天线辐射·图像显示设备传感器·滤波器·回旋加速器在一般电磁场分析中关心的典型的物理量为：·磁通密度·能量损耗·磁场强度·磁漏·磁力及磁矩· S-参数·阻抗·品质因子Q·电感·回波损耗·涡流·本征频率存在电流、永磁体和外加场都会激励起需要分析的磁场。
1.2ANSYS如何完成电磁场分析计算ANSYS以Maxwell方程组作为电磁场分析的出发点。
有限元方法计算的未知量（自由度）主要是磁位或通量，其他关心的物理量可以由这些自由度导出。
根据用户所选择的单元类型和单元选项的不同，ANSYS计算的自由度可以是标量磁位、矢量磁位或边界通量。
1.3静态、谐波、瞬态磁场分析利用ANSYS可以完成下列磁场分析：·2-D静态磁场分析，分析直流电(DC)或永磁体所产生的磁场，用矢量位方程。
参见本书“二维静态磁场分析”·2-D谐波磁场分析，分析低频交流电流(AC)或交流电压所产生的磁场，用矢量位方程。
参见本书“二维谐波磁场分析”·2-D瞬态磁场分析，分析随时间任意变化的电流或外场所产生的磁场，包含永磁体的效应，用矢量位方程。
参见本书“二维瞬态磁场分析”·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用标量位方法。
参见本书“三维静态磁场分析（标量位方法）”·3-D静态磁场分析，分析直流电或永磁体所产生的磁场，用棱边单元法。
ANSYS常见问题解答2
内容：
有朋友问：弹性地基梁中的弹簧(2维)在ANSYS中应采用那一个单元?又如何操作?
【xmpan2000】于2001年6月30日11:32发表在：ansys论坛
标题：我用过弹簧单元
内容：
很久以前我用过弹簧单元，好象是COMBIN（2D），你试试看，有问题在联系，OK？
一、软件功能简介
软件主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。目前版本为ANSYS5.7版，其微机版本要求的操作系统为Windows 95/98或Windows NT,也可运行于UNIX系统下。微机版的基本硬件要求为：显示分辨率为1024×768，显示内存为2M以上，硬盘大于350M，推荐使用17英寸显示器。
二、前处理模块PREP7
双击实用菜单中的“Preprocessor”，进入ANSYS的前处理模块。这个模块主要有两部分内容：实体建模和网格划分。
●实体建模
ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。
ANSYS电磁分析解决方案
ANSYS 电磁分析解决方案——最完整的电磁分析技术产品关键字⏹ 完整的电磁分析技术 ⏹ 独特的耦合场分析特性⏹ 良好的易用性和统一的软件结构⏹ 精确求解电大尺寸电磁辐射/散射问题 ⏹系统级EMC/EMI概述自电子电气产品进入生活以来，产品设计师们就一致关心着能够满足用户各种需求的指标。
对于产品性能的可靠性分析，由最初的经验预估、理论计算，发展到了如今的计算机仿真，产品设计朝着计算机实现虚拟设计、虚拟实验的必然方向前进。
性能相对简单、测试成本较低的电子电气产品，可以通过原型或者简化实验完成性能评估。
对于具有复杂性能和复杂结构的电子电气产品，往往要求昂贵的测试设备，较长的实验周期，并对周围的测试环境有较强的依赖性。
这样条件下要完成某种产品在多种状态的性能评估，需要较高成本，并且难以满足一致性标准。
而现代电子电气产品的复杂性，需要在产品设计阶段就能给出指导产品设计的原则和标准，并完成产品的优化、更新设计。
计算机硬件条件的飞速发展和工程实际的市场需求，促进了计算机数值分析方法的不断进步，使计算机仿真对产品设计的指导意义愈加明显。
1970年，市场的广泛需求促使了专业的仿真软件公司——ANSYS 成立，并开始向用户提供在结构场、温度场、流体场和电磁场等领域的全面解决方案。
复杂电子电气产品中的电磁场往往具有结构材料复杂、具有复杂的激励和边界条件等挑战，因此在工程实践和科学研究中出现了针对不同问题的分析方法：按照数学方程的不同，分为微分方程方法（代表性的如有限元FEM ，时域有限差分方法FDTD 等）和积分方程方法（代表性的如矩量法MOM 等）；按照计算的电尺寸大小，分为高频渐近方法（物理光学方法PO ，一致渐近绕射理论UTD 等）和“低频”数值方法（有限元FEM ，矩量法MOM ）。
对于复杂的电磁问题，往往单一的方法不能完全解决问题，需要多种方法，多种工具混合使用。
产品特色● 最完整的电磁分析技术ANSYS 充分利用各种电磁计算方法的优点，发展了多个适用于不同领域的电磁分析模块，这些模块优势互补、在统一的软件界面（ANSYS PrepPost ）下共同解决各种复杂的电磁分析问题。
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软件对电磁场的分析
ANSYS软件对电机磁场的分析徐海峰辛慧源(浙江大学，浙江杭州 310027)摘要：本文重点介绍了用ANSYS软件分析电机磁场，使ANSYS软件具有"计算和分析"电机磁场的功能，从而进行电机的优化设计。
关键词： ANSYS；电机磁场；优化设计中图分类号：TP21 文献标识码：A1 前言磁路设计是电机设计的主要部分，磁路量对电机的主要性能起决定性的影响，电机的转矩和反电势直接取决于主磁通量。
因此磁路法是工程上最适用的电机计算方法。
所以从根本上讲，电机问题是一个电磁场的问题，由于永磁材料的引入，使许多传统的分析方法感到力不从心，所以对无刷直流电机进行磁场的研究还是非常必要的。
ANSYS软件是世界上著名的大型通用有限元计算软件，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个有两地工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。
2ANSYS分析电机磁场的基本原理工程上的磁场分析一般采用数值计算方法。
常见的数值计算方法有有限差分法和有限元法。
差分法不适合于边界条件复杂、边界不规则(外部或内部)的情况。
为了充分发挥永磁材料的磁性能。
特别是稀土永磁的优导磁性能，用很少的永磁材料和加工费用制造出高性能的永磁电机，就不能简单套用传统的结构和设计计算方法。
必须应用现代设计思想，研究新的分析计算方法，以提高设计计算的准确度。
为此，本文采用有限元分析法。
使用有限元分析，目前一般有三种作法：a)用数学关系式建模，用计算机算法语言编制了网格自动剖分程序、有限元分析程序、相关的前后处理程序、电磁计算程序；这是传统的有限元分析方法。
b)采用有限元分析软件对电机内的电磁场进行简单的分析计算，完成电机设计中的磁路部分的设计，利用MATLAB等类似软件编制了电磁计算等其他设计程序。
c)大量工作均用高级的有限元分析软件完成，诸如力矩、电感、磁力线、磁通、磁场强度均一次性得出，使设计真正成为一种优化设计，设计过程即为分析过程。
ANSYS Workbench 17·0有限元分析：第18章-电磁场分析
第18章 电磁场分析 在电磁学里，电磁场是一种由带电物体产生的物理场，处于电磁场的带电物体会感受到电磁场的作用力。
★18.1 电磁场基本理论电磁场理论由一套麦克斯韦方程组描述，分析和研究电磁场的出发点就是对麦克斯韦方程组的研究。
18.1.1 麦克斯韦方程组麦克斯韦方程组实际上是由4个定律组成，分别是安培环路定律、法拉第电磁感应定律、高斯电通定律（简称高斯定律）和高斯磁通定律（亦称磁通连续性定律）。
1. 安培环路定律无论介质和磁场轻度H 的分布如何，磁场中的磁场强度沿任何一条闭合路径的线积分等于穿过该积分路径所确定的曲面的电流总和，这里的电流包括传导电流（自由电荷产生）和位移电流（电场变化产生），利用积分表示为：()D Hdl J dS tΓΩ∂=+∂∫∫∫ （18-1）ANSYS Workbench 17.0有限元分析从入门到精通 式中，J 为传导电流密度矢量（A/m 2），D t∂∂为位移电流密度，D 为电通密度（C/m 2）。
2. 法拉第电磁感应定律 闭合回路中的感应电动势与穿过此回路的磁通量随时间的变化率成正比，利用积分表示为：(B Edl J dS tΓΩ∂=−+∂∫∫∫ （18-2） 式中，E 为电场强度（V/m ），B 为磁感应强度（T 或Wb/m 2）。
3. 高斯电通定律在电场中，不管电解质与电通密度矢量的分布如何，穿出任何一个闭合曲面的电通量等于已闭合曲面所包围的电荷量，这里的电通量也就是电通密度矢量对此闭合曲面的积分，积分形式表示为：v S DdS dv ρ=∫∫∫∫∫ （18-3）式中，ρ为电荷体密度（C/m 3）。
4. 高斯磁通定律在磁场中，不论磁介质与磁通密度矢量的分布如何，穿出任何一个闭合曲面的磁通量恒等于零，这里的磁通量即为磁通量矢量对此闭合曲面的有向积分，用积分形式表示为： 0SBdS =∫∫ （18-4） 式（18-1）~式（18-4）还分别有自己的微分形式，也就是微分形式的麦克斯韦方程组，分别对应式（18-5）~式（18-8）：D H J t ∂∇×=+∂ （18-5） B E t ∂∇×=∂ （18-6）D ρ∇= （18-7）0B ∇=（18-8）在电磁场计算中，经常对上述这些偏微分进行简化，以便能够用分离变量法、格林函数等求得电磁场的解，其解的形式为三角函数的指数形式以及一些用特殊函数表示的形式。
ANSYSWorkbench基础教程与工程分析详解第九章电磁场分析
2．麦克斯韦第二方程
麦克斯韦第二方程也称为法拉第电磁感应定律：
ANSYS Workbench 基础教程与工程分析详解
JJ G JG JG G ∂D J 其积分形式为： v ∫ E ⋅ d I = −∫s ∂τ ⋅ d S JG JG ∂E 微分形式： ∇ × E = − ∂τ 该式说明：变化的磁场产生电场。即电场不仅由电H1−H2)=Js 或 H1t−H2t=Js n×(E1−E2)=0 H1t=H2t
法向分量的边界条件：
第 电磁场分析
9
章
n×(B1−B2)=0 B1n=B2n − n·(D1 D2)=ρs 或 D1n−H2n=ρs
在工程上求解电磁场问题，实际上就是在确定的边界条件下联合求解上述诸方程。由 微分形式的麦克斯韦方程式可知：时变电场是有旋有散的，时变磁场是有旋无散的。在时 变电磁场中电场与磁场是不可分割的。因此，时变电磁场是有旋有散场。但是在电荷及电 流均不存在的无源区中，时变电磁场是有旋无散的。电场线与磁场线相互交链，自行闭合， 351 从而在空间形成电磁波。此外，时变电场的方向与时变磁场的方向处处互相垂直。 JG JJ G JJ G J G ∂E ∂D ∂H ∂B = = = 0 。那么，上述麦克斯韦方程变 = 对于不随时间变化的静态场有： ∂t ∂t ∂t ∂t 为静电场方程与恒定磁场方程，此时电场与磁场不再相关，而是彼此独立。
350
3．麦克斯韦第三方程
麦克斯韦第三方程也称为电场的高斯定律。 JJ G JJ G 其积分形式为： v ∫ s D ⋅ dS = q JJ G 微分形式： ∇ × D = ρ 该式表明：穿过任何闭合曲面的电通量等于该闭合曲面所包围的静电荷，也表明了电 荷能产生磁场。
4．麦克斯韦第四方程
ANSYS电磁场分析指南-HF
第十章高频电磁场分析10.1高频电磁场分析简介当信号波长小于模型的几何尺寸或与模型的几何尺寸差不多时，ANSYS的高频电磁场分析模块可以对此时的电磁场现象进行仿真。
高频电磁场分析的频率范围可以从数百MHz到数百GHz，主要分为内问题（如：射频和微波器件）和外问题（如：电磁辐射和散射）两大类。
10.2 高频电磁场分析中的有限元分析对于电磁场仿真来说，有限元分析是方法在当前工程实践中运用相当成功的频域分析计算方法的一种，它可以计算任意复杂结构和任意复杂材料的问题。
它处理复杂材料的能力在当前各种电磁仿真方法中尤为突出，因为在工程实际中，比如，天线、微波电路、散射装置、电动机、发电机等的分析计算中，往往还需要对非金属的材料进行仿真。
在不同的频段范围，有限元方法有着广阔的应用。
在以下的电子工程实践应用中，有限元方法具有特别的优势：·微波电路和器件·高速数字电路·天线·电磁干扰（EMI）与电磁兼容(EMC) ·生物医学如下图1所示的是一个典型的有限元（FEA）仿真结构：高频有限元分析程序以如下赫姆霍兹方程的弱积分形式为基础：对于散射问题，相对于总场来说，分析人员更关心散射场的信息，此时赫姆霍兹方程的弱积分形式为：ANSYS高频单元采用切向矢量有限元方法，参见ANSYS理论参考手册5.5节。
ANSYS程序由前处理器、求解器、后处理器构成。
前处理器完成高频器件几何模型的构建、施加激励、边界条件和其他强加约束等功能。
求解器的功能是进行单元描述，把单元矩阵组集到总体有限元矩阵中，施加合适的边界条件、约束和激励源，建立并完成有限元方程的求解。
后处理器可以对计算所得的电磁场结果进行矢量图形和云图显示，还可以根据用户需要计算用户所关心的物理参量，如散射矩阵（S参数）、阻抗值、近场结果、远场结果、RCS(雷达截面)以及天线方向图等等。
ANSYS程序提供二维和三维切向矢量有限元来进行谐波和模态分析，即假设时间域上电磁场是以表达的函数。
ANSYS电磁场分析指南磁宏
ANSYS电磁场分析指南磁宏磁宏分析是ANSYS中的一种电磁场分析方法，用于模拟磁场中的行为。
它基于麦克斯韦方程组和磁性材料的本质特性，可以用来研究磁场的分布、场强和磁通量等。
以下是使用ANSYS进行磁宏分析的一般步骤：1.创建几何模型：使用ANSYS的几何建模工具创建您要分析的几何体。
您可以使用ANSYS的二维或三维建模功能，根据您的需求选择适当的几何形状。
2.设置材料属性：在进行磁宏分析之前，您需要为模型中的材料定义磁性属性。
这包括磁导率、磁饱和和磁滞等。
可以通过库中的材料属性进行选择，或者根据实际材料的特性手动输入。
如果您使用的是标准材料，可以轻松从ANSYS材料库中选择。
3.设置边界条件：确定分析的边界条件非常重要。
根据您的应用场景，您可以设置边界条件为固定零磁场、非磁性条件或具有特定磁场分布的条件。
对于二维问题，您可以设置边界上的磁通量。
这些边界条件将在后续计算中起作用。
4.生成网格：ANSYS使用有限元方法进行分析，因此需要生成适当的网格。
您可以选择不同的网格生成技术，例如自动网格细化、手动加密和剖面网格。
网格的质量对分析结果的准确性和计算时间都有重要影响。
5.定义分析类型和求解器：在ANSYS中，您可以选择不同的分析类型和求解器来求解磁场问题。
例如，您可以选择求解静态磁场、谐振频率或非线性磁场等。
根据您的需求选择适当的求解器，以获得准确的结果。
6.运行计算：在设置了适当的材料属性、边界条件和网格后，您可以运行计算。
ANSYS将使用选择的求解器进行计算，并在计算结束后生成结果。
7.分析结果：计算完成后，您可以查看和分析生成的结果。
这包括磁场分布图、场强、感应电流和磁通量等。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，可以帮助您更好地理解分析结果。
除了这些基本步骤，在进行磁宏分析时还有一些注意事项和技巧：1.材料特性选择：选择适当的磁性材料特性对分析结果至关重要。
根据实际材料数据进行选择，并注意磁导率的非线性特性。
ANSYS电磁场分析例子
ANSYS电磁场分析例子我们将考虑一个简单的电磁场问题，即一个平行板电容器的电场分布。
这个问题可以很容易地通过ANSYS进行建模和求解。
首先，我们需要进行几何建模。
在ANSYS的建模界面中，我们可以使用几何建模工具来创建一个具有平行板结构的电容器。
我们可以定义平行板的尺寸、间距以及材料属性等。
接下来，我们需要定义边界条件。
在这个问题中，平行板上的电势是已知的。
我们可以在边界条件中指定平行板上的电势值，然后在求解过程中，ANSYS将根据这些边界条件计算电势分布。
然后，我们需要设置求解器选项。
ANSYS提供了多种求解器选项，包括有限元法、有限差分法等。
我们可以根据我们的具体问题选择合适的求解器。
接下来，我们需要应用材料属性。
我们可以在材料库中选择合适的材料，并将其应用于电容器的几何模型中，以便ANSYS可以根据这些材料属性计算电场分布。
最后，我们可以运行求解器并分析结果。
一旦求解器完成计算，我们可以在ANSYS的后处理界面中查看电场分布结果。
ANSYS提供了丰富的后处理工具，包括可视化和数据分析工具，可以帮助我们更好地理解和解释电场分布结果。
通过以上步骤，我们可以使用ANSYS进行电磁场分析，并得到电场分布结果。
根据这些结果，我们可以评估电容器的性能，例如电势分布、电场强度等。
这些信息对于设计和优化电容器以及解决其他电磁问题非常有价值。
总结起来，ANSYS电磁场分析是一种强大的工具，可以用于解决各种电磁问题。
通过几何建模、边界条件设置、求解器选项设置、应用材料属性和结果分析等步骤，我们可以使用ANSYS获得准确和可靠的电场分布结果，为问题的解决和优化提供有力支持。
ANSYS电磁场分析指南第三章2-D谐波AC磁场分析-43页word资料
第三章２-Ｄ谐波（ＡＣ）磁场分析3.1 什么是谐波磁场分析谐波效应来自于电磁设备和运动导体中的交流电(AC)和外加谐波电磁场，这些效应主要包括：·涡流·集肤效应·涡流致使的能量损耗·力和力矩·阻抗和电感谐波分析的典型应用为：变压器、感应电机、涡流制动系统和大多数AC设备。
谐波分析中中不允许存在永磁体。
忽略磁滞效应。
3.2 线性与非线性谐波分析对于低饱和状态，进行线性的时间-谐波分析时，可假设导磁率为常数。
对于中高饱和条件，应考虑进行非线性的时间-谐波分析或时间-瞬态求解（第4章）。
对于交流稳态激励的设备，在中等到高饱和状态，分析人员最感兴趣的要获得总的电磁力、力矩和功率损失，很少涉及实际磁通密度具体波形。
在这种情况下，可进行非线性时间-谐波分析，这种分析能计算出具有很好精度的“时间平均”力矩和功率损失，又比进行瞬态-时间分析所需的计算量小得多。
非线性时间-谐波分析的基本原则是由用户假定或基于能量等值方法的有效B-H曲线来替代直流B-H曲线。
利用这种有效B-H曲线，一个非线性瞬态问题能有效地简化为一个非线性时间-谐波问题。
在这种非线性分析中，除了要进行非线性求解计算外，其它都与线性谐波分析类似。
应该强调，在给定正弦电源时，非线性瞬态分析中的磁通密度B是非正弦波形。
而在非线性谐波分析中，B被假定为是正弦变化的。
因此，它不是真实波形，只是一个真实磁通密度波形的时间基谐波近似值。
时间平均总力、力矩和损失是由近似的磁场基谐波来确定，逼近于真实值。
3.3 二维谐波磁场分析中要用到的单元在涡流区域，谐波模型只能用矢量位方程描述，固只能用下列单元类型来模拟涡流区。
详细情况参见《ANSYS单元手册》，该手册以单元号为序排列。
《ANSYS理论参考手册》也有进一步的讲述。
表1. 2-D实体单元表 2. 远场单元表 3. 通用电路单元3.4 创建2-D谐波磁场的物理环境正如ANSYS其他分析类型一样，对于谐波磁分析，要建立物理环境、建模、给模型区赋予属性、划分网格、加边界条件和载荷、求解、然后观察结果。
论文ANSYS分析电磁流程问题及实例分析
ANSYS分析电磁流程问题及实例分析专业：通信工程姓名：陈开指导教师：程银琴摘要本文根据ANSYS软件的特性，详细分析了电磁流程问题的处理过程，以及与理论和实际应用密切相联系，分析电磁流程中不易掌握的问题。
通过实例分析重点讨论了应用ANSYS 软件对高频电磁场分析所涉及的有限元分析和电磁场等方面的基本理论,叙述分析电磁场进行参数设置的具体问题和要求,研究了ANSYS在高频电磁场问题中关于同轴波导的详细分析步骤及为了保证计算结果的准确性所必须注意的事项。
在实例中，主要分析对电场和磁场在频率或模型角度大小的参数为变量的情况，电场和磁场随着变量的变化过程，还有S参数的变化。
借助实例分析加深对ANSYS的认识和对电磁场特性的了解。
关键词ANSYS，高频电磁场，S参数，同轴传输线，场分布ABSTRACTThe paper is based on the features of ANSYS software, Analyzed the detailed problem of electromagnetic flow, and closely related to theoreticcal and practical applications and analyzed some difficult issues. The paper’s example of High-frequency electromagnetic fields aims at finite element analysis and electromagnetic field , it’s about described the specific request and practical meanings of parameter setting. The main study about solve and keep the correct result that coaxial cable of High-frequency electromagnetic fields of ANSYS. In the case , analyzed mainly about a parameter is changed with frequency and model size of electric and magnetic fields, and a parameters of S. With the help of case, it can make deep comprehension and grasp the features of Electromagnetic field.Key Words：ANSYS, High-frequency electromagnetic field, S- Parameters目录0引言 (1)1 ANSYS 在高频电磁场分析中用到的主要单元和电磁宏 (2)2 高频电磁场谐波分析的步骤 (4)2.1 建立物理环境 (4)2.1.1设置GUI菜单过滤，定义分析标题 (5)2.1.2定义单元类型和实常数 (6)2.1.3定义单元坐标系，说明分析计算使用的单位制及材料特性 (7)2.2 建立模型、定义材料特性、划分网格、加边界条件和载荷（激励） (8)2.2.1 定义模型各部分的特性 (9)2.2.2 划分网格 (9)2.2.3 加载边界条件和载荷（激励） (10)2.3 求解高频谐波分析 (12)2.3.1定义分析类型 (14)2.3.2定义分析选项和设置分辨率 (14)2.3.3 备份数据库和求解 (15)2.4结果查看 (16)3 同轴导波实例分析 (16)3.1 频率变化时的情况 (17)3.2角度变化的情况 (21)3.3 尺寸变化的情况 (23)3.3.1纵向长度的变化 (23)3.3.2 半径长度的变化 (25)3.4 磁导率和介电常数的变化情况 (28)3.5两个典型的模型 (32)4 结束语 (33)5 参考文献 (34)0引言ANSYS软件由ANSYS公司研发的大型通用有限元分析软件，具有单线性静态分析和复杂非线性动态分析多种分析能力[1], 从70年代诞生到今天,经过不断吸取计算方法和计算机技术的最新进展,将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合,已经能够成为紧跟计算机软硬件水平发展的最新型、用户界面友好、功能丰富、使用高效的有限元软件系统。
ANSYS电磁场分析
基于ANSYS的连铸坯感应加热温度场数值模拟目前，连铸技术虽然已经得到了广泛的应用，但连铸与后续轧制工序的衔接仍然普遍采用高能耗、高污染、低效率的加热炉重新加热的工艺，因而造成了巨大的钢材损失和能源浪费。
而连铸坏直轧技术(Continuous Casting- Direct Rolling，简称CC-DR)则很好地解决了这个问题。
它在连铸工序和轧制工序之间采用在线电磁感应加热工艺将连铸和轧制直接联系起来。
刚刚从连铸结晶器拉出的铸坯，在温度尚未大幅度下降之前，利用电磁感应加热工艺进行补热及温度均匀化处理，使铸坯完全满足轧制需要，并直接送人轧制工序，从而完成连铸热直轧过程。
感应加热技术应用于钢厂热轧平板钢坏边部均温加热的研究，起步比较早的有法国和日本的一些公司，它们均已投入大量的人力和财力在进行研究，我国起步较晚。
1 数学模型的建立1.1电磁场数学模型与边界条件的确定因为感应加热装置的频率都是基于中低频的，此时各种场域中的位移电流密度幅值远小于传导电流幅值，故对于感应加热线圈中的电磁场，可忽略位移电流效应。
当感应线圈中通入正弦交变电流时，其产生的交变电磁场为动态位电磁场，涡流场的数学模型为正弦似稳态问题。
为了简化概念以简便地构造数学模型，在此引入复矢量磁位A和复标量电位Φ两个位函数，根据向量微积分法则，引入库仑规范，通过麦克斯韦力一程组可求得描述正弦电磁场的复矢量动态位微分方程为:式中，为拉普拉斯运算符号(算子);为梯度算子;j为复数的基本单位;ω为角速度;μ为材料磁导率;σ为电导率;为激励源施加电流密度复数形式。
在坯料与空气的交接面S1与S2上，必须满足磁通连续性条件，即:式中,A1与A2分别为坯料与空气两种介质的复矢量位。
联立方程(1)—(3)可以得出涡电流的分布，涡流场的电流密度表达式为式中，J为电流密度的复数形式。
1.2 温度场数学模型与边界条件的确定感应加热过程中工件温度场的求解不同于一般的热传导问题。
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析
ANSYS教程：ANSYS电磁场分析静态磁场分析：用于分析不随时间变化的磁场，主要包括三类情况：用磁场的磁场，稳恒电流产生的磁场，匀速运动的导体所产生的磁场。
对于三位静态磁场分析，ansys程序采用了两种方法：标量势法（scalar method）和单元边法（edge-based-method），其中标量势法根据其标量势方程的不同又可分为三种不同的标量势分析方法：简化标量势法（RSP）、微分标量势法（DSP）和广义标量势法（GSP）。
使用单元边法时，电流源是作为整个系统的一部分一起进行网格划分的，由此使用该方法不仅能计算常规物流量（如磁场、磁动势等），还能计算诸如焦耳热损、洛伦兹力等。
根据以下原则选择不同的分析方法：当所分析的问题中不含铁芯区域或虽含铁芯区域但不含电流源时，采用RSP法，在含有铁芯和电流源的模型分析中通常不使用RSP 法。
对于“单连通”铁芯区域模型，使用DSP法，对于“多连通”铁芯区域模型，使用GSP法。
单连通区域指的是带有空气隙的磁路不封闭的铁芯系统，没有空气隙的则为磁路封闭多连通铁芯区域系统。
对于非连续介质模型一般采用单元边法进行求解。
提示：单元边法中使用的单元的节点自由度矢量磁势是沿单元边切向积分的结果，其求解精度高于标量势法的求解精度。
单元边法不仅适用于三维静态磁场分析中，也适用于三维谐性和瞬态磁场分析中。
1 电磁场分析中的默认单位制为MKS单位制，即米、安培和秒。
可以定义其他的单位制：main menu/preprocessor/material props/electromag units2 电磁场分析中大多材料的磁性能可以从ansys程序的材料库中读入，用于也可以自己定义材料性能，方法如下：2.1 定义路径main menu/preprocessor/material props/material library/library path2.2 读入材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/import librarymain menu/preprocessor/loads/load step opts/change mat props2.3 修正材料参数main menu/preprocessor/material props/material library/export library2.4 定义材料B-H曲线main menu/preprocessor/material props/material models/electomagnetics/BH curve2.5 在模型上施加电流密度载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/current density/on elements2.6 施加电压载荷main menu/preprocessor/loads/define loads/apply/magnetic/excitation/volt drop/on elements2.7 进行求解main menu/solution/solve/electromagnet/static analysis/opt&solv2.8 退出求解器main menu/finish谐性磁场分析：用于分析激励源按正弦或余弦规律变化的磁场问题，如变压器、感应式电机，感应加热炉等电磁装置引发的磁场均属于谐性磁场问题。
应用Ansys软件求解无界静态电磁场问题解读
应用Ansys 软件求解无界静态电磁场问题赵彦珍马西奎西安交通大学电气工程学院，陕西西安710049摘要：ANSYS 有限元分析软件包因其平台开放，运算功能强大、图形处理丰富而成为目前广泛应用的分析工具。
本文深入研究了应用ANSYS 软件包求解无界静态电磁场问题的方法，探讨了无限大场域的处理手段和方法，并应用软件进行了工程实例数值分析和计算。
关键词：Ansys 软件，有限元法，无界静态电磁场1．引言有限元法作为一种需要对整个区域进行剖分的数值方法，在求解有界问题时是十分有效的，且已成为一种十分成熟的通用方法。
但在实际工程中，往往存在许多无界电磁场问题，对于无界问题，则不能够直接利用有限元法进行计算。
在实际工程中，常在远离中心场域处设一人工边界，并设该边界上的电位或磁位衰减为零。
采用这种方法，计算精度和计算效率取决于边界范围取值的大小，当边界范围取值较大时，计算精度高，但所需的计算机内存大，计算时间长，故计算效率较低。
反之，当边界范围取值较小时，计算精度则差。
随着有限元法在电磁场计算中的应用，有限元法电磁计算商业化软件也迅速出现和发展。
ANSYS 有限元分析软件就是近年来有限元法电磁计算商业化软件代表之一，由于其平台开放，运算功能强大、图形处理丰富已成为目前广泛应用的分析工具。
本文将深入研究应用ANSYS 软件包求解无界静态磁场问题的方法，探讨无限大场域的处理手段和方法，并应用软件进行了工程实例数值分析和计算。
2．应用Ansys 软件处理静态电磁场无界边界的方法ANSYS 软件提供了INF110 单元源节点来处理二维计算过程中无限大边界问题，这为无限大边界的设定和求解提供了有效方法。
在求解二维无界静态电磁场问题时，将场域分为两大部份。
一部分是有限区域，另一部分称为无限大区域。
INF110 单元是无限大空间的组成部分。
无限大区域的剖分方式与有限区域不同，采用MAP 剖分方法。
为了达到INF110 单元的要求，建立模型时应尽可能使远场单元的相对长度近似等于有限区域的深度。
ANSYS电磁场分析指南
ANSYS电磁场分析指南引言一、准备工作在进行电磁场分析之前，需要准备以下材料和信息：1.CAD模型：电磁场分析通常需要一个几何模型，可以是CAD软件创建的三维模型。
2.材料参数：需要知道模型中各个部分的材料参数，包括导体材料的电导率和非导体材料的介电常数等。
3.边界条件：需要定义模型的边界条件，例如电磁辐射的入射条件和模型表面的电磁辐射条件等。
二、建立模型在ANSYS中建立模型的方法有很多，可以根据需要选择适合的方法。
最常用的方法是通过导入CAD模型。
将CAD模型导入ANSYS后，可以对几何模型进行修剪、划分等操作，以确保模型的准确性和可靠性。
三、设置材料参数设置材料参数是电磁场分析中的重要步骤之一、根据模型中各个部分的材料，可以在ANSYS中设置对应的材料参数。
对于导体材料，需要设置其电导率；对于非导体材料，需要设置其介电常数。
四、设置边界条件在电磁场分析中，边界条件的设置非常重要。
边界条件决定了电磁场在模型中的传播方式和行为。
根据具体情况，可以设置不同的边界条件，包括入射条件、辐射条件、开路条件等。
五、设置求解器ANSYS提供了多种求解器用于求解电磁场问题，常用的有静态场和频率域两种求解器。
静态场求解器适用于求解稳态电磁场问题，而频率域求解器适用于求解频率响应问题。
根据具体问题的需求，选择适合的求解器进行分析。
六、设置分析参数在进行电磁场分析之前，需要设置一些分析参数，以确保分析的准确性和有效性。
可以设置初始条件、收敛准则、迭代次数等参数，以优化分析的效果。
同时，还需要设置输出参数，以便在分析结束后获取所需的结果。
七、进行分析设置好所有参数后，可以开始进行电磁场分析。
根据分析类型和求解器的不同，分析过程可能需要一定时间。
一般情况下，ANSYS会提供进度条显示分析的进展情况。
分析结束后，可以查看分析结果，并根据需要进行后续处理。
八、结果处理与后处理在进行电磁场分析之后，可以通过ANSYS提供的后处理工具进行处理和分析结果。
Ansys教程电磁场分析
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B
B
Quarter symmetry model of
the simple magnetizer
• 1/4模型与全模型比较 • 磁通密度分布相同 • 贮能为1/4 • 所示线圈上的Lorentz力 1/2 • 作用在极面上力为1/2
平面: +Z 电流方向出平面
铁板
轴对称: +Z 电流方向进平面
磁流密度矢 量显示
铁环
线圈
两种情况都是施 加正向电流
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• 磁力线描述 • 平面: AZ等值线 • 轴对称: r AZ 等值线
平面或 轴 对称 ?
电枢
线圈
定子
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平面或 轴 对称 ?
• 力、能量、电感的描述 • 平面: 单位长度 • 轴对称: 整个圆周上的值
• 沿A-A必须加约束
A
（1/2）对称模型
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• 半对称模型与全模型比较： • 磁通量密度是相同的 • 线圈上Lorentz 力是相同的 • 贮能为 1/2 • 极面上力为 1/2 • 加载电流密度与全模型相同
简单导磁体的半对称模型
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线圈 (象征性的)
• 沿B-B磁通量垂直边条件需满足 • B-B线上下两边如下参数是相同的 • 几何形状 • 材料性质 • B-B线上下两边励磁相同
• 轴对称 • 平面 • 点取单元选项
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• 选择 OK
用于定义平面属性的参考号 用于直流模拟
几何体型 式
因为plane13 用于耦合场模拟，故该 单元可以具有应力/应变结构选项
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、进入求解器之后出现如下警告：
Using 1 iteration per substep may result in unconvergent solutions for
nonlinear analysis and the program may not indicate divergence in this
case. Check your results.
不要担心，这是ANSYS程序设置中的一个友好提示，并不说明你的程序就是错误的（当然出现这个提示也不能证明你的程序就是无误的），你可以接着运行程序。
2、进行非线性求解的时候，如果你输入了材料的磁化曲线，但是很奇怪的是在进行二维分析的时候是成功的，但是三维分析的时候被告知得到的解是不收敛。
原因一：你需要检查一下程序的问题，是不是求解的步长设置的不合理。
一般情况下，ANSYS 默认的是25，这个值可以满足大部分计算的需要，不过有的时候你需要把这个步长变大。
原因二、你输入的磁化曲线是正确的吗？是否满足ANSYS的要求？很多参考书上的磁化曲线数据并不满足ANSYS程序的要求，你需要用命令TBPLOT绘制出材料的BH、NB、MH三条曲线，看这三条曲线是不是都是光滑的单调的。
3、为什么绘制出的磁力线只有寥寥几根，如何加密呢？
ANSYS中有很多中显示方式，你不妨去看看命令/SHOW中的说明.
4、边界条件在电磁场分析中至关重要，那么何时采用通量平行条件何时采用通量垂直条件呢？
在我看来，在ANSYS中，电磁场分析的边界条件是相当直观的。
帮助文档中是这么定义的：Flux-normal: Set the normal component of A to zero
Flux-parallel: Set in-plane components of A to zero.
Far-field: Use element INFIN111.
Far-field zer Use AX = AY = AZ = 0.
Periodic: Use ANSYS' cyclic symmetry capability.
Imposed external field: A(X,Y,Z) does not equal zero.
一般情况下，通量平行条件是可以不加的，但是通量垂直条件一定要加。
其实，所谓的平行和垂直就是指实际情况下磁力线和边界的情况。
如果还是不太明白，你可以仔细看看帮助文档中所给出的例子。
5、电磁场分析中远场单元该怎么选择？
我曾在这方面浪费了很多时间。
后来才发现原来是因为自己没有看明白帮助文件中的说明书。
这个问题比较复杂，虽然我提出来，但是不知道该怎么说。
建议大家还是多看看说明书。
呵呵……。