学年工程电磁场数值计算试题程序答案.docx
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学年工程电磁场数值计算试题程序答案
2015-2016学年研究生工程电磁场数值计算试题
1总结有限元法计算电磁场问题的步骤,并说明什么叫正问题和逆问题?
(20分)
答:
基本步骤分为三大步:
前处理(Preprocession),求解(Solution),后处理(Postprocession)。
前处理主要包括:
单元选择,材料定义,几何模型,网络划分,模型局部调整和施加荷载。
求解主要包括:
分析问题的类型,设定分析参数,添加荷载条件,建立荷载工况和求解。
后处理主要包括:
结果的文字输出(Resultlist),结果的云图输出(Resultcontour),结果的矢量输出(Resultvector),结果的路径输出(Resultmapping),ElementTable的提取,LoadCase及组合。
正文题:
已知场源、边界和媒质,计算场量。
给定场的计算区域、各区域的材料组成和特性,以及激励源的特性,求场域中的场量随时间、空间的分布规则。
逆问题:
根据场量分布要求,求取场源。
根据电磁装置设定的场量值及其有关的特性的要求,求解该装置的的结构、尺寸、媒质性能参数和激励参数等。
2设计一个高压点火器,用分析其电场分布,说明影响点火器起火的主要参数,并说明怎样改变参数可以容易地点火?
(20分)
建立模型如图
选择两个尖端为路径,电位图和电场强度图如下图所示
程序如下:
/BATCH
/COM,ANSYSRELEASE12.0.1UP21:
32:
1801/14/2016
/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1
/GRA,POWER
/GST,ON
/PLO,INFO,3
/GRO,CURL,ON
/CPLANE,1
/REPLOT,RESIZE
WPSTYLE,,,,,,,,0
/REPLOT,RESIZE
/FILNAME,T2,0
/PREP7
!
*
/NOPR
/PMETH,OFF,1
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,0
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,1
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,1
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
!
*
/COM,
/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:
/COM,Electric
!
*
!
*
ET,1,PLANE121
!
*
!
*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,PERX,1,,1
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,RSVX,1,,1e+10
FLST,3,1,8
FITEM,3,0,0.1E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.1E-02,0.2E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.1E-02,0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.3E-02,0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.3E-02,-0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.1E-02,-0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,-0.1E-02,-0.2E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0,-0.1E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.1E-02,-0.2E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.1E-02,-0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.3E-02,-0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.3E-02,0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.1E-02,0.4E-02,0
K,,P51X
FLST,3,1,8
FITEM,3,0.1E-02,0.2E-02,0
K,,P51X
LSTR,1,2
LSTR,3,2
LSTR,4,3
LSTR,5,4
LSTR,6,5
LSTR,7,8
LSTR,6,7
LSTR,9,8
LSTR,10,11
LSTR,9,10
LSTR,12,13
LSTR,12,11
LSTR,13,14
LSTR,14,1
FLST,2,14,4
FITEM,2,4
FITEM,2,3
FITEM,2,2
FITEM,2,1
FITEM,2,6
FITEM,2,7
FITEM,2,5
FITEM,2,10
FITEM,2,9
FITEM,2,8
FITEM,2,12
FITEM,2,11
FITEM,2,13
FITEM,2,14
AL,P51X
ALLSEL,ALL
CM,_Y,AREA
ASEL,,,,1
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
!
*
CMSEL,S,_Y1
AATT,1,,1,0,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!
*
SMRT,6
SMRT,1
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
!
*
CM,_Y,AREA
ASEL,,,,1
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'
CMSEL,S,_Y
!
*
AMESH,_Y1
!
*
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
!
*
ALLSEL,ALL
FINISH
/SOL
!
*
ANTYPE,0
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
FLST,2,4,4,ORDE,4
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
FITEM,2,13
FITEM,2,-14
/GO
!
*
DL,P51X,,VOLT,0
FLST,2,4,4,ORDE,3
FITEM,2,6
FITEM,2,-8
FITEM,2,10
/GO
!
*
DL,P51X,,VOLT,7000
/REPLOT,RESIZE
/REPLOT,RESIZE
/STATUS,SOLU
SOLVE
FINISH
/POST1
!
*
/EFACET,1
PLNSOL,VOLT,,0
!
*
/VSCALE,1,1,0
!
!
*
PLVECT,EF,,,,VECT,ELEM,ON,0
PATH,1,2,30,20,
PPATH,1,0,0,0.001,0,0,
PPATH,2,0,0,-0.001,0,0,
/PBC,PATH,1
/REPLOT
/PBC,PATH,0
!
*
!
*
PDEF,,EF,SUM,AVG
/PBC,PATH,,0
!
*
PLPATH,EFSUM
PLPATH,S
FINISH
!
/EXIT,ALL
(3)分析可得,物体击穿放电主要与材料,形状,所加电压有关。
当采用统一击穿物体放电,所加电压相同和相处距离相同时,尖对尖最易击穿放电,尖对板击穿放电次之,板对板最不易放。
在形状相同,击穿介质一样时,一般所加电压越高越容易击穿。
综上所述:
使所加电压的物体之间距离越短,形状越接近尖对尖就越容易放电。
同时,选择击穿电压较低的介质也是实现击穿发电的途径。
3如图1所示,、,,半径以内是金属球,其上电位为,大于半径小于半径之间为第一种电解质(即绝缘体),其相对介电常数为,大于半径小于半径之间为第二种电解质,其相对介电常数,第二种电解质外面是导体层,该导体层接地,试分析当
(1)当,,
(2),,两种情况时两种电解质内和的分布,并说明两种情况下和的分布不同的原因。
(20分)
图1
答:
(1)程序:
/BATCH
/COM,ANSYSRELEASE12.0.1UP11:
02:
2601/12/2016
/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1
/GRA,POWER
/GST,ON
/PLO,INFO,3
/GRO,CURL,ON
/CPLANE,1
/REPLOT,RESIZE
WPSTYLE,,,,,,,,0
/REPLOT,RESIZE
/FILNAME,T3,0
!
*
/NOPR
/PMETH,OFF,1
KEYW,PR_SET,1
KEYW,PR_STRUC,0
KEYW,PR_THERM,0
KEYW,PR_FLUID,0
KEYW,PR_ELMAG,1
KEYW,MAGNOD,0
KEYW,MAGEDG,0
KEYW,MAGHFE,0
KEYW,MAGELC,1
KEYW,PR_MULTI,0
KEYW,PR_CFD,0
/GO
!
*
/COM,
/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:
/COM,Electric
!
*
/PREP7
!
*
ET,1,PLANE121
!
*
!
*
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,PERX,1,,1
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,RSVX,1,,1e+10
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,RSVX,2,,1e+10
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,PERX,2,,80
PCIRC,0.08,0.01,0,360,
PCIRC,0.12,0.08,0,360,
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
AGLUE,P51X
ALLSEL,ALL
CM,_Y,AREA
ASEL,,,,1
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
!
*
CMSEL,S,_Y1
AATT,1,,1,0,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!
*
CM,_Y,AREA
ASEL,,,,3
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y
!
*
CMSEL,S,_Y1
AATT,2,,1,0,
CMSEL,S,_Y
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
!
*
!
*
SMRT,6
SMRT,6
SMRT,1
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,0
!
*
FLST,5,2,5,ORDE,2
FITEM,5,1
FI
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