ANSYS电磁场仿真实验报告.docx

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ANSYS电磁场仿真实验报告

电磁场仿真

实验报告

求平行输电线周围的电位和电场分布

一、报告要求：

该生学号尾号为1,建立3条垂直排布的导线。

电位由下到上分别为1V,2V,3V,如下图所示：

大的

二、模型说明：

静电场计算，求解区域为模型的5倍，截断边界条件。

最下方导线对地高度为10米，导线半径为0.01米，导线之间间距为5米。

（即：

H1=10mH2=15mH3=20mU1=1VU2=2VU3=3VR0=0.01m求解区域为一半圆，题目要求求解区域为模型的5倍，模型尺寸认为是40mli故取半圆半径L=200m）

如下图所示：

三、实验步骤：

1、确定文件名，选择研究范围。

点击UtilityMenu>File>ChangeTitle,输入你的文件名。

例如“姓名_学号”（ZLM_2012301530051

点击MainMenu>Preferences,选择Electric。

点击MainMenu>Preprocessor>,进入前处理模块

（command:

/TITLE,ZLM_2012301530051

/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:

/COM,Electric

/PREP7）

2、定义参数

点击UtilityMenu>Parameters>ScalarParameters,在下面“Selection空白区

域填入参数：

H1=10

H2=15

H3=20

R0=0.01

U1=1

U2=2

U3=3

每一个参数输入完毕，点击“Accept”按钮，输入的参数就导入上方“Items”指示的框中，等参数导入完毕后，点击“close”按钮关闭对话框。

（command:

*SET,H1,10

*SET,H2,15

*SET,H3,20

*SET,R0,0.01

*SET,U1,1

*SET,U2,2

*SET,U3,3）

3、定义单元类型

点击MainMenu>Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete,出现单元类型

对话框“ElementTypes"，点击Add,弹出单元类型选择库对话框“Libraryof

ElementTpes”选择Electrostatic和2DQuad121（二维四边形单元plane121）。

击ok,关闭单元类型选择库对话框，此时在单元类型对话框中显示所添加的单元类型“Type1PLANE121',表示单元类型添加成功，点击Close按钮，关闭

对

话框。

（command:

ET,1,PLANE121）

4、定义材料属性

点击MainMenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels,弹出材料模

型参数对话框，点击对话框的右栏Electromagnetics>RelativePermittivity〉

Constant,在弹出的对话框PREX一栏写入1,点击OK然后点击该对话框左上角Material>Exit,关闭该对话框。

（command:

MP,PERX,1,1）

5、创建几何模型

点击主菜单栏中的PlotCtrls>Numbering,在弹出的对话框中，勾选Keypoint

numbers为on,Linenumbers为on,Areanumbers为on,点击OK（command:

/PNUM,KP,1

/PNUM,LINE,1

/PNUM,AREA,1）

创建求解区域半圆：

点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>ByDimensions,在弹出的对话框中第一栏RAD1输入200,RAD2和THETA1栏中输入0,THETA2栏中输入180，之后点击ok。

（command:

PCIRC,200,0,0,180）

创建导线:

点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Create>Areas>Circle>SolidCircle,在WPX栏中输入0,在WPY栏中输入H1,在Radius栏中输入RQ

点击ok;重复上述操作，点击SolidCircle后，在WPX栏中输入0,在WPY栏中输入H2,在Radius栏中输入R0,点击ok;再重复上述操作，点击SolidCircle后，在WPX栏中输入0,在WPY栏中输入H3,在Radius栏中输入R0,点击ok。

（command:

cyl4,0,H1,R0

cyl4,0,H2,R0

cyl4,0,H3,R0）

选中所有的实体，在主菜单栏中点击UtilityMenu>Select>Everything

（command:

alls）

做布尔操作，排除面交叠。

点击MainMenu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Overlap>Areas,在弹出的对话框中点击PickAll。

（command:

aovlap,all）

6、准备剖分模型

点击MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,在SizeControls下的Lines

点击Set,在弹出的对话框中，输入1,点击OK再在新弹出的对话框的NDIV

中输入100,点击OK重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输

入2,

点击OK再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50,SPAC1栏中输入1/3,

击OK重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入3,点击OK再

在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50,SPACJ栏中输入3,点击OK

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入4,5,6,7，点击

OK

再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20,SPACE-栏中输入1,点击OK

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入8,9,10,11，点击

OK

再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20,SPACE-栏中输入1,点击OK

重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入12,13,14,15，点

击OK

再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20,SPACE-栏中输入1,点击OK（command:

lsel,s,,,1,lesize,all,,,100

lsel,s,,,2

lesize,all,,,50,1/3

lsel,s,,,3

lesize,all,,,50,3

lsel,s,,,4,7,1

lesize,all,,,20lsel,s,,,8,11,1lesize,all,,,20lsel,s,,,12,15,1lesize,all,,,20）

7、剖分模型

在主菜单栏中选择UtilityMenu>Select>Everything（command:

alls）

点击MainMenu>Preprocessor>Meshing>MeshTool,在弹出的窗口中，Mesh栏中选择Areas,并在Shape栏中选择Tri,以及Free,然后点击Mesh,在新弹

出的对话框中，点击PickAll。

（command:

mshape,1,2d

amesh,all）

8、施加边界条件及载荷

点击MainMenu>Solution>DefineLoads>Apply>Electric>Boundary>Voltage>On

Lines,在弹出的窗口中，输入4,5,6,7，点击OK在新弹出的对话框的VALUE_oadVOLTvalue一栏中，输入U1;

重复上述操作，在弹出的窗口中，输入8,9,10,11，点击OK在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入U2;

重复上述操作，在弹出的窗口中，输入12,13,14,15，点击OK在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入U3.

重复上述操作，在弹出的窗口中，输入1,2,3，点击

OK在新弹出白^对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入0,点击OK（command:

lsel,s,,,4,7,1dl,all,,volt,U1lsel,s,,,8,11,1

dl,all,,volt,U2lsel,s,,,12,15,1dl,all,,volt,U3lsel,s,,,1,3,1dl,all,,volt,0）

9、求解

点击MainMenu>Solution>Solve>CurrentLS,点击OK软件开始计算。

计算

完毕，在弹出Solutionisdone!

后点击Close,计算过程结束。

（command:

alls

/solu

solve）

10、后处理显示

点击MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>ContourPlot>NodalSolu,在弹

出的对话框中，选择DOFSolution〉Electricpotential，点击OK即可得到空间电

位分布云图。

（command:

/POST1

PLNSOL,VOLT,,0）

电位分布云图1

电位分布云图2-放大

点击MainMenu>GeneralPostproc>PlotResult>ContourPlot>NodalSolu,在弹

出的对话框中，选择ElectricField>Electricfieldvectorsum，点击OK

即可得到

空间电场强度分布云图。

对电场图进行放大，就可以得到导线周围电场分布云图，如下图所示。

（command:

PLNSOL,EF,SUM,0）

电场强度分布云图1

；?

52£-12'i.139-11'lOUTf?

15,I1B1,加，55M

2.^E94flT.7M5I2.B4B417.9B7H23.1Z71

电场强度分布云图2-放大

电场强度分布云图3-放大-上导线

电场强度分布云图3-放大-中导线

电场强度分布云图3-放大-下导线

路径上电位和电场分布曲线显示：

点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>DefinePath>ByLocation,弹出对话框，在Name栏目中填入路径名称pathl,在Numberofpoints栏中

入2,在Numberofdatasets中填入30,在Numberofdivisions中填入200,

击OK弹出新的对话框，定义路径起始点1,在NPT栏中填入1,在X,Y,Z栏

1

填入0,0,0，点击OK弹出新的对话框，定义路径点2,在NPT栏中填入2,在

X,Y,Z栏中填入10*h,0,0，点击OK弹出新的对话框，点击Cancel

点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOperations>MapontoPath,在弹出

对话框中选择Flux&gradient,再在右边栏目中选择EFY点击OK

点击MainMenu>GeneralPostproc>PathOp