MAXWELL2D3D使用说明Word文档格式.docx
- 文档编号:20299529
- 上传时间:2023-01-21
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:32.08KB
MAXWELL2D3D使用说明Word文档格式.docx
《MAXWELL2D3D使用说明Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《MAXWELL2D3D使用说明Word文档格式.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后,点击Windows的“开始”、“程序”项中的Ansoft、MaxwellControlPanel,可出现主界面控制面板(如下图所示),各选项的功能介绍如下。
1.1ANSOFT
介绍Ansoft公司的联系方式,产品列表和发行商。
1.2PROJECTS
创建一个新的工程或调出已存在的工程。
要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。
点击后出现工程控制面板,可以实现以下操作:
新建工程。
运行已存在工程。
移动,复制,删除,压缩,重命名,恢复工程。
新建,删除,改变工程所在目录。
1.3TRANSLATORS
进行文件类型转换。
点击后进入转换控制面板,可实现:
将AutoCAD格式的文件转换成Maxwell格式。
转换不同版本的Maxwell文件。
1.4PRINT
打印按钮,可以对Maxwell的窗口屏幕进行打印操作。
1.5UTILITIES
常用工具。
包括颜色设置、函数计算、材料参数列表等。
2.1创建新工程
选择MexwellControlPanel(MexwellSV)启动Ansoft软件→点击PROJECTS打开工程界面(如图2.1所示)→点击New进入新建工程面板(如图2.2所示)。
在新建工程面板中为工程命名(Name),选择求解模块类型(如Maxwell2D,Maxwell3D,MaxwellSV等)。
MaxwellSV为StudentVersion即学生版,它仅能计算二维场。
在这里我们选择MaxwellSVversion9来完成二维问题的计算。
图2.1工程操作界面
图2.2新建工程界面
2.2选择求解问题的类型
上一步结束后,建立了新工程(或调出了原有的工程),进入执行面板(ExecutiveCommands)如图2.3所示。
面板的左边是一系列的执行菜单,在接下来的求解过程中将顺次执行它们(前面的菜单没有正确执行时后面的菜单为灰色,不能执行)。
第一步,选择求解器(Solver),点击后会出现场类型选项,包括静电场(Electrostatic),稳恒磁场(Magnetostatic)和正弦时变涡流场(EddyCurrent)等。
选择用户要求解的问题类型。
第二步,选择求解区域几何类型(Drawing),包括平行平面场(XYPlane)和轴对称场(RZPlane)。
对于场域模型创建模块(DefineModel),设定模型材料属性模块(SetupMaterials),设定边界条件与激励源模块(SetupBoundaries/Sources),设定执行参数模块(SetupExecutiveParameters),设定求解参数模块(SetupSolutionOptions),求解模块(Solver)与后处理模块(PostProcess)将在下面分别详细说明。
图2.3执行面板(ExecutiveCommands)
2.3创建模型(DefineModel)
点击DefineModel选项,进入模型绘制面板(2DModeler)如图2.4所示。
图2.4:
模型绘制面板(2DModeler)
2.3.1模型绘制命令项介绍
File
创建新文件(New)或调出已有文件(Open)及保存几何模型文件(Save);
导入和导出其他格式文件(Import);
设置打印选项(PrintSetup);
打印(Print);
退出模型绘制界面(Exit)。
实际上,进入该界面后可以直接建立模型,然后在推出时程序将提问是否保存模型,且会自动按工程名赋予模型文件名。
在建模期间若担心信息丢失,可以使用保存命令存盘。
Edit
进行图形编辑,包括选择对象(Select)和取消选择(Deselect)、剪切(Cut)、复制(Copy)和粘贴(Paste)、删除(Clear);
定义对象属性(Attributes);
控制对象的可见性(Visibility)等。
复制功能可以沿坐标轴、线或对称面复制对象。
Reshape
修改物体的形状。
包括对选中的物体进行按比例大小缩放(ScaleSelection);
对定义圆弧的线段数进行重新设置(Edge-NumberofSegments)(在画圆弧时已进行了定义)。
圆弧线段的长度应小于有限元网格相应边界单元的边长,否则会带来较大的计算误差。
因此,应定义较多的圆弧线段数(如对于圆周最好设180段)。
Boolean
不同物体之间的运算,包括合并(Union)、相减(Subtract)(如形成一个圆环可以通过两个圆相减得到)、相交(Intersect)等操作。
Arrange
模型排列,包括移动(Move),旋转(Rotate),镜像(Mirror),同时可以重新定义模型尺度,即变换模型大小。
Object
选择物体模型绘制类型,包括:
直线或折线(Polyline,双击鼠标结束画线)、圆弧(Arc)、由点定义的光滑曲线(Spline)、矩形(Rectangle)、圆(Circle)。
Model
模型绘制参数设置与调整,包括距离测量(Measure)、绘图量纲(DrawingUnits)、绘图板大小定义(DrawingSizes)、画笔捕捉设定(SnaptoMode)、颜色与文字大小默认值设定(Defaults)。
Window
绘图窗口显示与坐标处理等,包括显示缩放(ChangeView-Zoomin,out)、坐标平移或旋转(CoordinateSystem)、绘图界面网格设置(Grid)、填充封闭区域(FillSolids)。
Help提供在线帮助。
2.3.2板面快捷工具功能介绍
工具条
图2.5为快捷工具条的图标,从左到右依次为:
画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写文字标记、绘制矩形、圆;
物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜色、物体属性(包括显示物体的端点和给物体定位)、测量(包括显示所选两点的坐标与距离,两点连线与水平线的夹角)、放大、缩小、适应(使显示平面与物体大小适应)、坐标平移、坐标旋转。
图2.5:
快捷工具条
绘图区
绘图区是绘制物体的区域。
可以利用Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗口。
可以调整这些窗口的位置和布局,也可以对每个窗口进行放大或缩小等操作,而其他窗口中的物体保持不变,此功能可以用来从不同的视角观察绘图区域,例如可以在一个窗口上放大局部区域观察细节,而另一个观察整体。
状态栏
状态栏位于模型绘制面板的底部,显示鼠标所在位置的坐标值,其主要用途是在建模工程中直接输入坐标或几何尺寸,这是建模的一个常用的办法。
因为用鼠标建模不易获得准确坐标数据。
若要在数据栏中输入坐标时,应将鼠标移出绘图区域,否则移动鼠标时会更改数据栏中的数据。
注意数据输入后按Enter健生效。
信息栏
信息栏位于“状态栏”的上面,用来提示应进行的操作或显示鼠标功能。
例如,点击建立矩形区域命令后,信息栏显示:
MOUSELEFT:
Selectfirstcornerpointofrectangle(按鼠标左健选择(确定)矩形的第一个角点),MOUSERIGHT:
Abortcommand(按鼠标右健中断当前命令)。
注意:
按鼠标右健中断命令功能会经常用到。
若在U、V(X、Y)数据栏中输入数据后按Enter健,信息栏显示:
Selectsecondcornerpointofrectangle(选择矩形的第二个角点),此时在dU、dV数据栏中输入矩形的宽和高按Enter健便可建立矩形。
2.3.3建模的基本操作程序小结
选择Model/DrawingPlane命令,设置模型的绘制平面。
选项中包括XYPlane和RZPlane.
选择Model/DrawingSize重新定义模型区域的大小。
选择Model/DrawingUnits来定义模型所用的单位。
创建模型。
建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建立。
需要的时候,利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建立的模型。
在建立模型的过程中也可以调用Window菜单命令新建子面板,用于模型细节或其他方面的建模。
保存所建立的模型,退出模型绘制面板。
2.4设定模型材料属性(SetupMaterials)
2.4.1界面介绍
模型材料界面分为4块(如下图所示),左上部为物体(object)和已定义的材料名(Material)列表。
尚未定义的材料名为UNASSIGNED,场域背景(Background)默认设定材料为真空(Vacuum)。
左下部分为Ansoft给定的或用户加入的材料库(Material),右上部分为模型图,右下部分为材料的具体参数。
2.4.2设置材料属性
若材料库中存在所需材料,则从物体列表中选中一个物体,然后从材料库中选择所需材料,最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。
若材料库中不存在所需材料,则需要先填加新材料到材料库,然后再设定物体的材料属性。
填加新材料到材料库中的步骤如下。
选择Material中的Add
在MaterialProperties下面的文本框内填入材料名。
如果需要,可选择材料名文本框下面的PerfectConductor(良导体),AnisotropicMaterial(各向异性材料)或B-HNonlinearMaterial(非线性磁材料)。
在材料属性参数栏中输入具体的材料属性值,包括Rel.Permittivity(相对介电常数),Conductivity(电导率,西门子/米),Elec.Coercivity(电矫顽力),Elec.Retentivity(电记忆力),Polarization(电极化强度)。
对磁场计算还有Rel.Permeability相对磁导率,MagneticCoercivity磁矫顽力,MagneticRetentivity磁记忆力,Magnetization磁化强度。
对非线性材料,点击B-HCurve按钮,定义材料的B-H曲线。
对于材料的属性,也可以用函数的方法赋值,具体做法是点击Functions按钮,在弹处的对话框中输入函数的名称和表达式,然后在属性赋值时,利用函数名称赋值。
材料性质设定后,点击Enter。
模型材料定义界面
2.4.3排除物体
有些情况下,可能让一些物体不参加计算,这时,就可以利用排除该物体来实现该目的。
一种典型的情况是,对于一个闭合的场域问题(如由第一类边界包围的一个电场区域)背景可以不参加计算,这时就可以利用排除背景来实现。
具体做法为:
选择要排除的物体,点击Exclude。
可Include来恢复物体。
2.5设定边界条件和激励源(SetupBoundaries/Sources)
2.5.1界面介绍
边界条件和激励源的界面如下图所示,左侧为已经设定的边界激励条件(第一次打开时为空),右部上方为场域模型,用来配合选择边界或物体,右下方为设定边界或激励源的赋值区域。
2.5.2基本操作步骤
选择要赋值的边界或物体,方法:
点击Edit/Select/Edge(Object/ByClicking),然后鼠标变为一个黑色箭头,用鼠标点击选择边界(或物体)。
按鼠标右键则退出选择模式。
选择要加载边界条件还是激励源,方法:
点击Assign/Boundary/Value设置边界值、Boundary/Symmetry设置对称边界值、Boundary/Balloon设置开域场边界,Assign/Source/Solid设置激励源(电荷或电流)。
Symmetry设置对称边界值分为奇对称(Odd)和偶对称(Even)。
奇对称可理解为对称边界两侧场源异号,对电场问题对称边为零电位线,磁场问题为一条磁力线;
偶对称为同号源,电场问题为电位的法向导数或电场强度的法向分量为零,磁场问题为磁场强度的切向为零或磁力线垂直于对称边界。
如对于下图所示的一个电场问题,设大圆边界电位值为10V,小圆为5V,左侧边界(Edge)为奇对称,其它三条边界设为Balloon。
电位分布如图所示。
从电位结果可以看出,实际问题是左侧有一个对称模型,但大圆电位值-10V,小圆为-5V。
键入边界或激励数值。
也可以用函数赋值,具体做法与上面讲到的用函数设定模型材料属性的方法类似。
点击Assign保存设置并退出。
然后点击File/Exit/Yes退出界面。
2.5.3几点说明
当完成物体选择后,注意让光标在场域内点击右键退出/完成选择步骤。
对于包含在其他物体内部的物体,用鼠标点击不能进行选择时,可以利用Edit/Visibility隐藏外面的物体,然后再选择;
但最好是利用物体的名称(ByName)进行选择。
对于背景(Background),也可以和其他物体一样处理,可以单独选择它的各个边(Edge),也可以作为整体(Object)选择,根据不同的情况加载不同的边界条件。
要想改变已设定过的边界或物体,应先删除原来的设定,即在界面左侧的列表中选中物体名然后按Del键。
2.6设定求解参数(SetupExecutiveParameters)
该步骤用来完成以下几个集总参数的求解设定。
施加在一个物体或一组物体上的电磁力(Force)。
施加在一个物体或一组物体上的力矩(Torque)。
电容、电感、电阻值,对于多个物体给出分布参数矩阵(Matrix)。
铁心损耗(CoreLoss)
磁链(FluxLines)
设定方法或过程为:
首先点击SetupExecutiveParameters下相应的参数项进入设定面板,然后选择所要计算的物体。
例如,若模型中有5个物体,想要计算所有物体间的电容,则应全部选定,也可仅选其中的2个物体计算一个电容值。
对于力(力矩)计算,可以直接选择物体计算各物体的受力(力矩),也可以先创建一个group,然后选择此group包含的物体,以实现合力(力矩)的计算。
选择一个物体后要按右下角的IncludeSelectedObjects:
Yes,然后物体列表中的名字后变为Yes。
2.7设定求解选项(SetupSolutionOptions)
该部分可以设置网格剖分、方程求解精度和求解方法等。
Ansoft具有网格自适应功能,这是该软件的一大优点,自适应技术可以实现网格单元的合理分布,从而可以提高计算精度。
自适应网格细分是一个迭代过程,程序先生成一个单元较少的初始(Initial)网格网格,然后计算场量,根据场量分布细分一些区域的网格,然后再计算场,依次循环。
该部分的具体内容如下。
StartingMesh:
自适应迭代过程的起始网格。
该选项的第一部分为设置迭代过程是从初始网格开始(Initial),还是从已经迭代计算过的当前网格开始(Current)。
很显然,设置为Current是在上次已计算结果的基础上继续迭待,这样可以节省时间。
顺便指出,在迭代过程中用户可以终止计算,程序将保存当前结果,即亦可以得到计算结果。
该选项的第二部分为人工网格处理(ManualMesh),点击该项后进入网格处理界面,其中最常用的功能是网格细分(Refine),利用该命令可以实现点(Point)、面(Area)、物体(Object)的网格细分,选择Point后光标变为十字,然后按左键便细分光标附近的网格,按Area后光标也变为十字,按一下左键后拖拉鼠标到一个位置再按一次左键定义一个矩形区域,区域内的网格将被细分。
SolverResidual:
方程求解器余量误差控制,一般利用默认值1e-5即可。
SolverChoice:
求解器计算方法选择,一般选自动(Auto)方式即可。
Solvefor:
求解目的。
计算场Fields,计算参数Parameters(上一步设定求解参数时所设定的内容,如电容,电感,电阻,力,力矩等)。
是否要利用自适应技术,若是则选中AdaptiveAnalysis。
然后要设定每部细分百分数或每步约增加的单元百分数(Percentrefinementperpass),一般设定30%为亦;
设定自适应迭代终止判据或控制参量(StoppingCriterion),要求的总步数(Numberofrequiredpasses)和误差百分数(Percenterror)。
该误差只是相邻两次迭代的总能量计算误差,并不表示场量的计算误差。
一般应设定一个较下的数值(如0.01),然后有迭代次数控制终止,因次数和误差只要一个条件满足程序就会停止。
步数开始可选侧1,待通过后处理判断结果正确后再分几次逐渐增加步数,以免一次定义步数太多而需要太长的计算时间。
2.8求解(Solve)
对上述内容设定完毕后就可以进行求解,在求解过程中,点击abort按钮,可以强行推出求解过程。
当然如果前面的设置有错误的话,求解将不能正常完成。
选择右上角的Profile按钮,在Command/Info窗口中显示求解到每一步的信息;
点击右上角的Convergence(收敛)按钮,可以观察每一个求解步长的信息,包括剖分单元数,总能量值和能量误差;
点击右上角的Solutions及其内部的相应项(如Force),可以显示相应量的求解收敛情况。
2.9后处理(PostProcess)
求解完成后,点击PostProcess进入结果输出、图形显示和分析界面。
这里仅介绍最常用的一些功能。
在进入后处理界面后,选择Plot菜单的Mesh选项,可以绘制计算过程中的网格剖分情况,了解剖分单元的分布。
但显示网格之前一定要选择要显示的部分,具体要通过Edit/Select来选择。
选择Plot菜单的Field选项进行结果场图的绘制,此时会弹出一个CreateNewPlot的界面(如下图所示为电场问题的界面),界面从左到右分成三个部分,第一个部分是绘制的场量(PlotQuantity),包括电压phi(画等位线)、电场强度的幅值magE、电位移magD(画场量分布云图)、电场强度和电位移矢量EVector和DVector(画矢量图)还有能量分布图;
第二部分是绘制的区域,包括点(Point)、线(Line)和面(Surface);
第三部分是绘制区所属的范围。
在每项中都选择一个项目后可按OK键。
在Plot菜单下还有Visibility和Delete,点击后将给出已显示的场图列表。
图形显示方式是重叠覆盖式,要想显示哪个场图(已被遮盖的场图)可选择Visibility然后点击场图名字,每点击一次Visibility状态将在Yes/No之间变换。
Delete用来删除场图以释放内存空间。
值的注意的是,在后处理界面中可以象创建场域模型界面那样曾加几何模型,其目的是为了进行模型上的场量显示,如要想观察沿一条线上的场分布,而该线段在场域建模时有没有建立,则可以在此建立。
2.10工程应用实例
一平行板电容器,极板厚2mm,宽100mm,极间距50mm,所充介质的相对介电常数为5。
计算电场、电容值和极板所受的力。
点击PROJECTS/New创建一个新的项目,命名为:
Example1,Type:
MaxwellSVVersion9(或其它2D版本),点击OK.
Solver:
Electrostatic;
Drawing:
XYPlane.
点击DefineModel/DrawModel。
选择Model/DrawingSize设置Minima:
X=-70,Y=-40;
Maxima:
x=70,Y=40。
建立大一点Background是为了考虑电容器的端部,实际上还可以选择更大的Background以减小外边界对计算精度的影响。
点击Window/Grid设为dU、dV均为1。
点击Object/Rectangle(或绘制矩形快捷键),在点(-50,25)处点击左键,释放左键后向右上方移动鼠标至dU=100,dV=2处点击左键,然后改变物体的名字和颜色(如果觉着必要),点OK退出建立上极板。
也可以利用界面下边的坐标文本框输入数据,而不用鼠标。
点击Object/Rectangle绘制下极板(建议利用界面下边的坐标文本框而不用鼠标)。
点击Object/Rectangle绘制电容器内部区域,即角点为(-50,-25)(50,25)的矩形用来设定介质参数。
点击File/Exit/Yes
进入SetupMaterials定义物体的材料属性。
将background定义为真空vacuum(默认值);
点击Object1,从材料列表中找到并点击Copper,按Assign;
类似地设定Object2。
对Object3需要增加一种材料,点击Materials/Add,材料名设为ESP2,设定Rel.Permittivity为2,按Enter;
然后设定Object3为ESP2。
Exit退出。
进入SetupBoundaries/Sources,依次选择Edit/Select/Object/ByClicking,鼠标变为竖直箭头,把鼠标移动到上面极板处,点击左健选择,被选择的物体呈现双线条状。
然后点击右健,鼠标恢复
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- MAXWELL2D3D 使用说明
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)