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第四章第4节 三维电磁模拟 在交变场中的三维杆导体 问题描述 1/8 对称 外园导体是电流供电块导体 内杆是导磁/导电体 分析顺序 施加边界条件 执行求解 后处理 计算功率损失 观察径向功率分布 物理区域 外导体 μr = 1 ρ=.1714E-7 Ω-m 内导体 μr = 50 ρ=1 E-7 Ω-m 空气 自由空间: μr = 1 励磁: 10,000 A (峰值) 1,000 Hz 对称平面 X-Y平面—通量垂直 X-Z平面—通量平行 Y-Z平面—通量平行 在命令窗口输入ac3d建模 模型信息 单元类型: 边单元solid117 导体- AZ,VOLT自由度 空气-AZ 自由度 励磁导体：导体要建模 总电流加到截面的一个节点上 单元组件: 内导体: BAR 外导体: ELEMENT 靠近杆BAR外半径处要加密网格，以满足集肤效应的计算要求（集肤厚度 (δ)上要有两个单元） 外导体的内半径 由于集肤效应，外导体内半径也要网格细化 在内导体对称平面加VOLT 约束 施加 VOLT约束 Soluapply-electric-boundaryon areas 对于外导体对称平面: 在一个对称平面上施加VOLT 耦合 在耦合端的一个节点上施加电流值 在另一个对称面的全部节点上施加VOLT约束（只对于导体节点） 在对称平面上加电压（VOLT）耦合 选择外导体对称平面上节点 建立耦合 Preproccouplin/ceqncouple dof Pick All 利用节点图，在一个关键点上加电流值 Preprocloadsapply-electric-excitationimpressed currents-on keypoints 外导体另一对称面的节点上加VOLT约束 Soluapply-electric-boundaryon areas 通量平行边界条件: Y-Z 平面(X=0) X-Z 平面(Y=0) 在模型末端( Z 最大值位置）加通量平行边界条件作为一个远程边界条件 面上加边界条件 使整个模型激活 选择外表面 不选Z=0的平面 加通量平行条件 Preprocloadsapply-magnetic-boundary-flux par’l-on areas 全部选取 在Z=0 处，通量垂直是自然边界条件，对于边单元列式方法，不要求加边界条件（自动满足） 执行求解 Solunew analysis [HARMONIC] 频率为 1,000 Hz Solutime/frequencfreqsubstps 确保激活整个模型 Utilityselecteverything 选择交流分析的求解器 Soluanalysis options 读取结果的虚数部分 Postprocby load step [选择虚数部分] 选择 OK 利用预定义矢量图示，能观察杆内电流密度 Postprocplot results-vector plots-predefined 杆内电源虚数解的放大图示 图示功率损失密度 (PLOSSD) 激活BAR组件单元 图示PLOSSD 单元项 Postprocplot results 要观察功率损失深度，可将功率损失映射到路径上并按路径显示 选择与BAR单元组件相连的节点 在杆的对称面上定义一条路径 Postprocpath operationsdefine pathby nodes 这也可以在几何图上绘制 选择BAR组件并图示单元 在命令窗口输入 /noerase 图示POWER路径 Postprocpath operations-plot path item-on geometry 在几何图形上绘制的 POWER路径选项 *利用 ANSYS/Emag进行电磁场分析 版本 5.5 (001172) *- Release 5.5 (0011) 单位: mm 外导体 内导体 BAR的边界 δ = (π μ σ f) -1/2 (m) 式中 μ = 磁导体= μr μ0 =50*1.256E-6 σ = 电导率 = 1 / ρ ρ = 电阻率 (Ohm-m) =1E-7 f = 场频率(Hz)=1000 δ = .77 mm δ = (π μ σ f) -1/2 (m) 式中 μ = 磁导率 = μr μ0 =1.256E-6 σ = 电导率= 1 /ρ = 5.83E-8 f = 场频率 (Hz)=1000 δ=2.1 mm 选择内杆对称端面平面 选择 OK 外导体施加10,000 安(峰值）1,000 Hz电流 确保号码不重复 选择