平行双线的电场仿真 修复的Word格式.docx
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1、2所用Maxwell软件环境介绍
1、2、1Maxwell软件环境:
AnsoftMaxwell就是低频电磁场有限元仿真软件,在工程电磁领域有广泛得应用。
它基于麦克斯韦微分方程,采用有限元离散形式,将工程中得电磁场计算转变为庞大得矩阵求解,使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业,为各领域得科学研究与工程应用作出了巨大得贡献、
二、功能分析
2、1电磁场公式分析
设导线表面单位长度带电+λ,λ,则
两线间任意点P得场强:
E=式(2、1)
U=式(2、2)
单位长度电容:
式(2、3)
2、2设计指标
已知两长直导线相距400mm,导线半径20mm,其材料属性就是铁,场域中介质就是空气(,)。
一支导线电势为1000V,另一支导线电势为500V。
参数设置完成后,利用Maxwell软件,观察在其绘制出得电压变化曲线图、电场强度变化曲线图、电位移密度变化曲线图与能量变化曲线图,分别分析各个图谱中电压V、场强E、电位移密度与能量W得变化趋势。
三、设计与仿真
3、1总体设计
Project>
InsertMaxwell2DDesign
as>
wds(工程命名为“wds”),见图3、1
图3、1
选择求解器类型:
Maxwell>
SolutionType>
Electric>
Electrostatic
见图3、2
图3、2
创建左导线
Draw>
Circle
左导线起点:
(X,Y,Z)=(0,0,0)
坐标偏置:
(dX,dY,dY)=(20,20,0),见图3、3
图3、3
AssignMaterial>
铁(iron),见图3、4
图3、4
创建右导线
Draw>
Circle
右导线起点:
(X,Y,Z)=(400,0,0)
(dX,dY,dZ)=(20,20,0),见图3、5
图3、5
铁(iron),见图3、6
图3、6
创建场域中介质
Rectangle
场域起点:
(X,Y,Z)=(400,100,0)
(dX,dY,dZ)=(400,100,0),见图3、7
图3、7
空气(air)(,)。
见图3、8
图3、8
3、2参数得设置与改变
选中左导线
Maxwell2D>
Excitations>
Assign>
Voltage>
1000V
见图3、9
图3、9
选中右导线
Maxwell2D>
500V
见图3、10
图3、10
四、设计与仿真
4、1参数得设置
4、1、1设置计算参数:
Maxwell2D>
Parameters>
Matrix>
Voltage1,
Voltage2
见图4、1
图4、1
4、1、2设置自适应计算参数:
AnalysisSetup>
AddSolutionSetup
最大迭代次数:
Maximumnumberofpasses>
10
误差要求:
PercentError>
1%
每次迭代加密剖分单元比例:
RefinementperPass>
30%
见图4、2与图4、3
图4、2
图4、3
4、2检查并运行
AnalyzeAll,然后计算机就开始进行计算。
见图4、4
图4、4
4、3软件仿真结果
4、3、1Voltage,E,D及Energy得分布
检查完毕后,Maxwell2D>
Fields>
Fields,分别选择Voltage,E,D,还
有Other>
Energy、
见图4、5
图4、5
4、3、2双导线中心连线得电场分析
绘制双导线中心连线,Draw>
Line,以左边导线得中心为起点,右边导线中心为中点绘制中心连线。
见图4、6
图4、6
Results>
CreateFieldsReport>
Rectangular
Plot,Geometry>
Polyine1,再分别选择Voltage,E,D,Energy。
图4、7
由上面电压变化曲线图4、7可知:
从左边导线中心到28mm时候,电压保持在1000V,没有发生改变;
从372mm处到400mm之间,电压保持在500V不变;
而在28mm到372mm之间,电压随距离得变化呈线性递减。
图4、8
图4、9
图4、10
图4、8,图4、9,图4、10分别为场强,电位移密度,能量变化图。
有以上图可以明显得瞧出:
在从左边导线中心到28mm之间,以上三值均为0;
从372mm处到400mm之间,以上三值也均为0;
而从28mm到372mm之间,三条曲线均保持同一个变化规律:
先递减,中间有一段平衡距离,随后递增。
4、3、3计算单位长电容
Calcalator,Input>
Quantity>
Energy,Geoemtry>
AllOblects,Scalar得积分号,Output>
Eval、见图4、11
图4、11
由图可知,能量为0、00006429J,计算出电容值为C=5、7055pF。
五、设计总结与体会
通过这次课程设计,使我对电磁场电磁波这门课又重新得认识,其并不仅仅就是书本上得死知识,而就是与生活紧密相连,就好比一个简单地平行直导线,电压,电位移分布并不仅仅就是瞧上去那么简单。
经过这次课程设计后,使我懂得:
理论与实际相结合得重要性,只有这样,才能使得我们更好得掌握与运用所学得知识,从而提高学习兴趣。
六、参考文献:
[1]苏东林,陈爱新,谢树果、电磁场与电磁波、北京:
高等教育出版社,2009
[2]谢处方,饶克谨、电磁场与电磁波[M]、4版、北京:
高等教育出版社,2006
1、1内容……………………………………………………………………………………、、1
1、1、1设计目得…………………………………………………………………………1
1、1、2设计作用…………………………………………………………………………1
1、1、3设计任务及要求…………………………………………………………………1
1、2所用Maxwell软件环境介绍、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、2
1、2、1Maxwell软件环境………………………………………………………………、、2
2、1电磁场公式分析………………………………………………………………………2
2、2设计指标……………、…………………………………………………………………3
3、1总体设计……………………………………………………………………………、3
3、2参数得设置与改变………………………、………………………………………、7
4、1参数设置……………、………………………………………………………………、8
4、1、1设置计算参数……………………………………………………………………8
4、1、2设置自适应计算参数……………………………………………………………9
4、2检查并运行…………………………………………………………………………10
4、3软件仿真结果……………………、、…………………………………………………11
4、3、1Voltage,E,D及Energy得分布……………………………………………、、、11
4、3、2双导线中心连线得电场分布…………………………………………………、、11
4、3、3计算单位长电容………………………………………………………………、、14
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