平板电容器电场仿真计算.docx
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平板电容器电场仿真计算.docx
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平板电容器电场仿真计算
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录
1.课程设计的目的与作用
1.1设计目的
1.2设计作用
2.设计任务和所应用的maxwell环境....
2.1设计任务
2.2maxwell环境
3.电磁模型的建立
4.电磁模型计算及仿真结果....
5.
13
13
设计总结和体会
6.参看文献
正文
1.设计目的与作用
1.1设计目的
随着经济的发展和社会的进步,人们的日常生活水平不断的提高,人们在充分享用现代生活方便,舒适的同时也越来越离不开电子产品了。
对电子产品本身来说,只要通电,就存在电磁之类干扰的问题,而电子产品对外界来说又存在着•电磁辐射等问题,如何解决这类问题,趋利避害,更好地让电子产品为我们的服•务器真是我们需要做的工作。
电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂十Maxwell软件引入教学中,通过对典型电磁产品的仿真设计,并模拟电磁场的特性,将理论与实践有效结合,强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用,提高教
学质量。
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电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂,将Maxwell软件引入教学中,通过对典型电磁产品的仿真设计,并模拟电磁场的特性,将理论与实践有效结合,强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用,提高教学质量。
总体要求:
熟练使用AnsoftMaxwell仿真软件,对电场、磁场进行分析,了解所做题目的原理。
利用AnsoftMaxwell软件仿真简单的电场以及磁场分布,画出电场矢量E线图、磁感应强度B线图,并对仿真结果进行分析、总结。
将所做步骤详细写出,并配有相应图片说明。
1.2设计作用
电磁场与电磁波主要介绍电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本
概念、基本方法以及在现实生活中的应用,内容包括电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播、导行电磁波以及谐振器原理等。
全书沿着电磁场与电磁波理论和实践发展的历史脉络,将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机结合,同时介绍了电磁场与电磁波在日常生活、经济社会以及科学研究中的广泛应用。
书中的大量例题强调了基本概念并说明分析和解决典型问题的方法;每章末的思考题用于测验学生对本章内容的记忆和理解程度;每章的习题
可增强学生对于公式中不同物理量的相互关系的理解,同时也可培养学生应用公式分析和解决问题的能力。
2.设计任务和所应用的maxwell环境
2.1设计任务
题目平板电容器电场仿真计算-------2D仿真器
设极板截面长为100mm端部圆弧为R2.5的半圆,板间距离为10mm假设平行极板相对板间距离足够大,即平板电容器之间电场分布可近似为平行平面场,故
采用XY平面建模分析;考虑极板的厚度,并为降低极板边缘效应,在极板两侧边采用圆弧过渡;设极板之间充满相对介电常数&2=6&0的均匀电介质;
板间电压差分别为:
220V
用AnsoftMaxwell软件计算电场强度,并画出电压分布图,计算出单位长度电容,和电场能量
2.2Maxwell软件环境:
AnsoftMaxwell软件特点:
AnsoftMaxwell是低频电磁场有限元仿真软
件,在工程电磁领域有广泛的应用。
它基于麦克斯韦微分方程,采用有限元离散
形式,将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解,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,为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献。
Maxwell是主要建立在maxwell方程基础上的,有限元分析软件。
MAXWELL2D
工业应用中的电磁元件,如传感器,调节器,电动机,变压器,以及其他工业控制系统比以往任何时候都使用得更加广泛。
由于设计者对性能与体积设计封装的希望,因而先进而便于使用的数字场仿真技术的需求也显著的增长。
在工程
人员所关心的实用性及数字化功能方面,Maxwell的产品遥遥领先其他的一流公司。
Maxwell2D包括交流/直流磁场、静电场以及瞬态电磁场、温度场分析,参数化分极;以及优化功能。
此外,Maxwel2D还可产生高精度的等效电路模型
以供Ansoft的SIMPLORE模块和其它电路分析工具调用。
MAXWELL3D
向导式的用户界面、精度驱动的自适应剖分技术和强大的后处理器时的Maxwell3D成为业界最佳的高性能三维电磁设计软件。
可以分析涡流、位移电流、集肤效应和邻近效应具有不可忽视作用的系统,得到电机、母线、变压器、线圈等电磁部件的整体特性。
功率损耗、线圈损耗、某一频率下的阻抗(R和L)、力、转矩、电感、储能等参数可以自动计算。
同时也可以给出整个相位的磁力线、B和H分布图、能量密度、温度分布等图形结果
2D
3D
磁场模块
静电场
电浇场
温度场
裁数化和优化设计
等姣电踣提取器
3.电磁模型的建立
建立上极板首先建立长为100毫米宽为5毫米的长方形极板在建立两个半径为2.5的圆。
利用
Modeler-Boolean-Unite指令将其合并一个整体。
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图3.1单一极板的建立
进行极板的移动利用Edit-Arrange-Move指令
图3.2极板的移动
镜像设置Edit-Duplicate-Mirror
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图3.3双层极板的建立
设置极板材料
图3.4设置材料
输入上极板电压220v
设置极板电压右键极板Assign-Excitation-Voltage
下极板电压0v
图3.5设置极板电压
'^壬faA4 I□a牛帕卷xj-QI^<1=p [V*rf■l««*3k-i*jZBft»s9 I■iAISSSt沁00 **wn*m(rn■ 口 a-ftIwc[■r他・■■ -IaBma怕*7 ■_i口: m严 : T如T#rE 图3.6设边界条件 输入计算的步长以及误差精度 SolveSetup GtntrtJConvergenceIAdvuiced.|Dftfiults| Name; Setup2 -AdaptivaS»tuj PercentErroj ■ParajieterE ]—SoleFieldsCr SalvtH址Fin怪Aft61? lastp LOnlyterconverg Ue^Eefaiilt 确走I取消I 图3.7求解选项对话框 图3.8模型建立完成 GDesignSettings 专3DM«Jel #Gound^iesandExcitations #Faramelefs VMeshOperalore #AnalysisSetup 尊OFtimetiicE 图3.9验证对话框 Mbwc: IEDI? E0n1onLocalvlaclinp-RUhHING Seluo2 熔ajOu 图3.10观祭求解进度 4.电磁模型计算及仿真结果 A-=lOrc13I Mlt-rwuutTaafbc £//27Z/[>;ev«bL-JJULifVl 图3.11选择分析类型 Vo1it3! ta[V] : .: ooe«卜曲2 I.H百励+亟2 I. I7|75t+fiO3 1.EoaettCDZl.JlZJttCOZIi.3? SeB+M2 i.2a? £B+yu2 L.iHld吐+M]2 9.E2j[r«m9i D.23QCctCOl B.fl75QitG01石抽呢I•脚1M,12£Qitie«l£.75Q? «ieQlI耳7叭弼1e阳恥比帕 图4.1电场强度云图 ss [haode]Maxw«ll2DD«igril—Voltjge ColormapIEual电]|ArrowPlots a.5default pScalarplot IsoValTiipe[bine —OuiliifDe II 時Maptransp I—A-ddgrid [Normal Plotquality Vectorplot □iriirormSpacing Min.jS.lG333 jie32e7 _________ 耳pf/n? -hll? ^/Hrtf'TimAnT/ftnriTt/ V0ltn||Ervl I.IFB? t.6530T吨呂l.SliBe+0£V i.jjrttiLM? £14^01 「6淒"FBI£.2530^+他1t.a;50e+001 1.bOdUT4UJLhI细怎■(Th 2.? 簸4 i「3孕c+a? i Apply 匚kisE 巨Realtimemode 图4.2Maxwell2DDesign1--Voltage E[v/r>l 讥u&57e旳e* E・9116c电E牛 Z.丁IF占e卫£4 2-5254亡虫eq 2■呢占 I-L«E<1斟 L.9^1L«用已 U L..升『曲M3£* L.S^rqpTflpq S3&岡日阳納 £.疔祁产母『吟 EL7&3*亡tees 7.丁&+3eT£3 S.0? 52i也的 J・HSrLdqJKJ [■帥Ik通 U.OJffifl43UU Valtayem 3.理龙 i.a3£St-H^D2i. 1.Tfl/be-^ifUZ: •帖Mm旳2九&12U轮曲乳加田—e曲l.? 375c^eO? 1.l? ™e-H£n? 9S? mt-h? 01B.25MB4J01ftSJEOe-h^DIs.SdiHe^^ui・•1逊尸沁 27? E»t-p? 01 1.事7MI-FQ久 0.ftflACIp呼戸的 i.ynumfM l-747Dc-MI^ i-353flc-«l.il.ifMREH9品知綁兀托rsc*®? 5-a£32e? MDB3a.ytxUMjUd1-9HU-003 图4.5电场强度 EnBrfnTJ/H^I ■'M.2J45^-C1O3 M.eer*r-uo3 3.F呵 W峠曲“-03i.JD沁-a師2站3■国釧2.E71Er-Qaaz. MjTj^-^aa 1自阳応~n】d.AOSCh-QjgJ. j.Mc^r-aosRD|l|tK=eaM5.iHSwadu上甘血fe~a軸-! 1.«咖 门 1C> IshLin=lu-KujIzelL和亠iuriD: 4fl卞牛06.EEU扪 B叶t・EJri.^Ljh-LID44iV. 图4.6电场能量 K-vr[。 于■主-.W^VpaVHi~JV■ : 口“ -口Eh斗 f-■^ffppc": g1=1circ c-: -LIL•-If 0Q砧由*dtf血 -创-Hfl ——匕 VACvdF □Z =□( —nfQVCncirizfa-in'bEldk刖#険石#? L-its 卜“armL^ipcsvan^ hime Eji;]IES9Dn1 Fl心 SflMVn^LlAUE 叫U_t Msjinmudt注“山■ 叽D d^mMdZi;即』Ml EjA.Mm
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