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《平行双线的电场仿真课程设计的目的与作用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1.课程设计的目的与作用1.1设计目的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
2、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设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2.1设计任务平行双线的电场仿真如图1所示，两长直导线相距400mm，导线半径20mm，其材料(material)是铁（iron），场域中介质是空气（a
3、ir）(,)。其中：一导线电势为5000V，另一支导线电势为0；求：计算平行双线周围的电场分布，并计算单位长电容。图12.2Maxwell软件环境：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.3电磁模型的建立3.1建模Project>InsertMaxwell2DDesi
4、gnFile>Saveas>liuhui（工程命名为“liuhui”）图2选择求解器类型：Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic图3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）图4AssignMaterial>铁（iron）图5创建右导线Draw>Circle右导线起点：（X,Y）=（400,0,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）=（20,20,0）图6AssignMaterial>铁（iron）图7创建场域中介
5、质Draw>Rectangle场域起点：（X,Y,Z）=（400,100,0）坐标偏置：（dX,dY,dZ）=（-400,-100,0）图8AssignMaterial>空气（air）(,)。图93.2.设置激励选中左导线Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>5000V图10选中右导线Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>0V图114电磁模型计算及仿真结果后处理分析4.1电磁模型计算设导线表面单位长度带电+λ，-λ两线间任意点P的场强：E=U=单位长度电容：=4.18
6、38pF4.2软件仿真4.2.1参数设置设置计算参数：Maxwell2D>Parameters>Assign>Matrix>Voltage1,Voltage2图12设置自适应计算参数：Maxwell2D>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%图13图144.2.2检查并运行Maxwell2D>AnalyzeAll，后计算机就开始进行计算图154.3软
7、件仿真结果4.3.1Voltage,E,D及Energy的分布检查完毕后，Maxwell2D>Fields>Fields,分别选择Voltage,E,D,还有Other>Energy.图164.3.1双导线中心连线的电场分布绘制双导线中心连线，Draw>Line,以左边导线的中心为起点，右边导线中心为中点绘制中心连线。图17Maxwell2D>Results>CreateFieldsReport>RectangularPlot,Geometry>Polyine1,再分别选择Voltage,E,D,Energy。图18由上面电压变化曲线图可
8、知：从左边导线中心到28mm时候，电压保持在5000V，没有发生改变；从372mm处到400mm之间，电压保持在0V不变;而在28mm到372mm之间，电压随距离的变化呈线性递减。图19图20
