ANSYSMawell涡流场分析案例

A N S Y S M a w e l l涡流场

分析案例

Newly compiled on November 23, 2020

1.训练后处理应用实例

本例中的涡流模型由一个电导率σ=106S/m，长度为100mm，横截面积为10×10m2的导体组成，导体通有幅值为100A、频率为60Hz、初始相位ф=120°的电流。

（一）启动M a x w e l l并建立电磁分析

1.在windows系统下执行“开始”→“所有程序”→ANSYS Electromagnetic→ANSYS

Electromagnetic Suite →Windows 64-bit→Maxwell 3D命令，进入Maxwell软件界面。

2.选择菜单栏中File→Save命令，将文件保存名为“training_post”

3.选择菜单栏中Maxwell 3D→Solution Type命令，弹出Solution Type对话

框

(1)Magnetic:eddy current

(2)单击OK按钮

4.依次单击Modeler→Units选项，弹出Set Model Units对话框，将单位设置成m，并单击OK按

钮。

（二）建立模型和设置材料

1.依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=-5，Y=-5，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=5，dY=5，dZ=100，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：Cond

材料设置为conductor，电导率为σ=106S/m

2.依次单击Draw→Box命令，创建长方体

在绝对坐标栏中输入：X=55，Y=-10，Z=40，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=75，dY=10，dZ=60，并按Enter键

单击几何实体，左侧弹出属性对话框，重命名为：aux

3.依次单击Draw→Line

在绝对坐标栏中输入：X=0，Y=0，Z=0，并按Enter键

在相对坐标栏中输入：dX=0，dY=0，dZ=100，并按Enter键

名为line1

4.依次单击Draw→line，生成长方形

对角点为（20，-20，50）、（-20，20，50），名为line2

5.依次单击Draw→Region命令，弹出Region对话框，设置如下

:Pad individual directions

（-100，-100，0）、（200，100，100）

（三）指定边界条件和源

1.按f键，选择Cond与Region的交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→Assign→

Current命令，在对话框中填入以下内容：

(1)Name:SourceIn

(2)Value:100 A

(3)Palse:120deg

(4)单击OK按钮

2.按f键，选择Cond与Region的另一个交界面，依次单击菜单中的Maxwell 3D→Excitations→

Assign→Current命令，在对话框中填入以下内容：

(5)Name:SourceIn

(6)Value:100 A

(7)Palse:120deg

(8)按Swap Direction和OK按钮

（四）设置求解规则

1.依次选择菜单栏中Maxwell 3D→Analysis Setup→Add Solution Setup命

令，此时弹出Solution Setup对话框，在对话框中设置：

(1)Maximum number of passes（最大迭代次数）：10

(2)Percent Error（误差要求）:1%

(3)Refinement per Pass（每次迭代加密剖分单元比例）:50%

(4)Solver>Adaptive Frequency（设置激励源的频率）:60Hz

(5)单击OK按钮。

1.依次选择菜单栏中的Maxwell 3D→Validation Check命令，此时弹出的

对话框中，如果全部项目都有说明前处理操作没有问题；如果有弹出，则需要重新检查模型；如果有！出现，则不会影响计算。

2.依次选择Maxwell 3D→Analyze All命令，此时程序开始计算。

（五）后处理

依次单击Maxwell 3D>Fields>Calculator命令，弹出Fields Calculator对话框

1)导体内的功率损耗（体积分）

方法一：

1．选择Input>Quantity>Ohmic Loss

2．选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择Cond，然后单击OK 按钮

3．选择Scalar>∫Integrate

4．选择Output>Eval

5．得到Cond计算损耗约为5

方法二：

计算公式为

1．选择Input>Quantity>J，获得电流密度矢量J；

2．选择Push

3．选择General>Complex：Conj，求J的共轭；

4．选择Vector>Mtal，出现Material Operation窗口；

5．选择Conductivity、Divide；单击OK按钮

6．选择Vector>Dot

7．选择General>Complex：Real；

8．选择Input>Number，设置为Type:Scalar；Value:2；单击OK

9．选择General>/

10．选择Input>Geometry选择V olume，在列表中选择Cond，然后单击OK 按钮

11．选择Scalar>∫Integrate

12．选择Output>Eval

13．得到Cond计算损耗约为5

2)沿着导体路径的电压降（线积分）

计算电压降的实部：

计算公式为

1．选择Input>Quantity>J，获得电流密度矢量J；

2．选择Vector>Mtal，出现Material Operation窗口；

3．选择Conductivity、Divide；单击OK按钮

4．选择General>Complex：Real；

5．选择Input>Geometry选择Line，在列表中选择Line1，然后单击OK按钮

6．选择Vector>Tangent

7．选择Scalar>∫Integrate

8．选择Output>Eval