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基于ANSYS18.2对三根母排模型的电磁、热、结构多物理场耦合分析
1????前言
电气设备通常会存在多场共同作用的情况，如电机的绕组端部，变压器绕组，单抗器。这种情况下单场的耦合很难满足设计和仿真的需求，采用ANSYS多物理场耦合分析的方法，能够计算多场共同作用下设备的性能，满足设计选型的要求。本例以三根母排为例，用ANSYS18.2软件，对母排的电磁场，热场及结构场进行分析。
如图所示，为本例计算的三根母排模型。当母排通电时，根据欧姆定律，母排本身会发热；同时，根据法拉第电磁感应定律，母排与母排之间会有电磁力相互作用。这种由电磁、热、结构多场耦合分析，需要借助强大的ANSYS有限元分析软件对其进行精确仿真计算。
为了研究本例中的各个物理场，本例分别采用ANSYS旗下的Maxwell3D、Steady-StateThermal、StaticStructural三个模型进行分析。
2????操作步骤
1???????新建Workbench工程
打开ANSYS仿真软件，启动Workbench仿真平台，并点击保存图标或者【File】【SaveAs…】保存文件，注意文件名和保存路径不能出现中文。
2????创建仿真流程
在Workbench上的Toolbox菜单中，依次拖拽Maxwell3D、Steady-StateThermal、StaticStructural三个模型到工作台上，并连线建立数据联系。
3??3.1.3添加材料
双击EngineeringData，进入到Workbench的材料设置界面，点击
，进入材料库，选择
，在其中找到CopperAlloy，点击其后面的添加按钮，将铜材料添加到工程文件中。关闭EngineeringData页签，返回Workbench操作环境中。
2.1??电磁仿真分析
2.1.1?模型的导入及设置
（1）双击Maxwell3D，进入到Maxwell操作环境。
（2）?点击【Modeler】【Import】，在弹出的界面找到模型文件的位置，选择并打开。
（3）定义材料属性，按住CTRL键选择bar1、bar2、bar3，三个铜排，点击鼠标右键，选择AssignMaterial，进入到Maxwell的材料库。在材料库中选择Copper材料，点击确定，完成材料定义。同样的方式，将bounding_box材料定义为air。
2.1.2??求解设置
（1）??变更求解类型为涡流场，点击【Maxwell3D】【SolutionType】，选择EddyCurrent，点击OK。
（2）右键点击操作窗口，切换为面选择模式。
（3）选中红色母排的小截面，点击【Maxwell3D】【Excitations】【Assign】【Current…】，进入定义电流源界面
（4）?定义电流源的值为7070A，角度为0度，名称为in1
（5）同样的方法，分别定义另外两个铜排的入口，名称分别为in2和in3，电流均为7070A，相位角本别为120度和240度。
（6）?分别选中绕组的另外三个面，定义绕组的出口，方法与入口相同，名称分别定义为out1、out2、out3，电流大小均为7070A，角度分别为0度，120度和240度。注意定义完成后点击【SwapDirection】，改变电流方向为流出截面。
（7）定义分析设置，点击【Maxwell3D】【AnalysisSetup】【AddSolutionSetup…】，点击确定完成设置
（8）点击，进行分析，完成后关闭Maxwell
2.2??热仿真分析
2.2.1???更新Workbench数据
右键单击maxwell的solution，在下拉菜单中点击update，更新后流程如图所示。
双击B模型，进入到热分析和结构分析操作界面。
2.2.2????????热分析设置
（1）?修改几何模型和材料属性，在结构树种点开Geometry，逐一选择bar1、bar2、bar3，在对应的属性窗口中，定义材料为copperalloy
（2）右键点击bounding_box，因其在热分析中不需要，将其抑制掉。
（3）导入Maxwell计算结果，在结构树中，右键点击【Importload】【Insert】【HeatGeneration】，导入热生成数据。
（4）在属性窗口中选择所有体，右键点击【ImportHeatGeneration】【ImportLoad】导入数据。适当调节网格大小，导入数据更准确。
（5）?切换为面选择模式，右键点击【Steady-StateThermal】【Insert】【Convection】，在属性窗口中选择所有的51个面，定义对流换热系数为10W/m2·℃。
（6）右键点击【Solution】【Insert】【
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