工程电磁场与波仿真设计—磁偶极子天线的近区场计算

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1、目录目录11、课程设计的目的与作用11.1、设计目的：11.2、设计作用：22、设计任务及所用Maxwell软件环境介绍22.1、设计任务22.2、Maxwell软件环境：33、电磁模型的建立33.1、建模33.1.1、创建线圈43.1.2.创建计算区域sphere163.1.3.创建激励电流加载图73.2.设置激励83.2.1.设置辐射边界RadiationBoundary103.2.2.将sphere1的半径表示为l的函数103.2.3.设置表面剖分的近似原则123.2.4.Maximunsurfac

2、edeviation123.2．5.Maximunnormaldeviation133.2.6、Aspectratio133.2.7、创建计算区域的外表面133.3、设置计算参数133.4、设置自适应计算参数143.5、Check&Run143.6、计算辐射电阻153.6.1、创建平均Poynting矢量的计算表达式153.6.2、求边界上的辐射功率163.6.3、计算辐射电阻173.7、查看辐射边界上的Poynting矢量图184、电磁模型计算及仿真结果后处理分析185、设计总结和体会196、参考文献2

3、0201、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、数学计算复杂，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：磁偶极子天线的近区场计算。让我们更好的理解与掌握Maxwell这个软件的作用，提高了我们的耐心，同时能看见电场线仿真出来的效果，使我们更加清楚电场线的分布。能对结果进行总结和分析。了解了我们所做题目的原理步骤。让我们对电磁场的学习深化，以便以后的

4、学习更加容易。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。2、设计任务及所用Maxwell软件环境介绍2.1、设计任务计算如下图所示所受磁偶极子线圈的近区场在边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻。要求理解并掌握辐射边界的使用。使用电流环的内径r=9.5mm，外径R=10mm,线圈材料为铜（copper）。

5、环内通的电流为I=0.8A。20图表1任务设计图2.2、Maxwell软件环境：AnsoftMaxwell软件特点：AnsoftMaxwell是低频电磁场有限元仿真软件，在工程电磁场领域有广泛的应用。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做出了巨大的贡献。203、电磁模型的建立3.1、建模一、建模：Project>InsertMa

6、xwell3DDesign二、保存：File>Saveas>mengxianlei三、选择求解器类型：Maxwell3D>SolutionType>Eddycurrent四、设置几何尺寸单位：Modele>Units>SelectUnits:meter3.1.1、创建线圈一、Draw>Torus二、输入中心点，线圈内径和线圈的外径分别为：（0,0,0）、（0.0095,0,0）和（0.001,0,0）三、设置材料：Copper四、重命名：coil20图表2设置线圈材料并重命名20图表3建立并设置完成后的线

7、圈图3.1.2.创建计算区域sphere1一、Darw>sphere二、输入中心点和球形计算区域的半径分别为：（0,0,0，）和（0.006,0,0）三、设置材料：Vacuum20图表4绘制完成的球形区域3.1.3.创建激励电流加载图一、Select>coil二、Modeler>Surface>Section三、选择平面：YZ平面四、分离两Section面：Modeler>Boolean>SeparateBodies五、删除多余截面，并将剩余截面重命名为：current20图表5激励电流加载面3.2.设置

8、激励选中线圈截面：current一、Maxwell3D>Excitations>Assign>Current二、设置环内通电流：I=0.8A三、设置类型:soild20图表6设置环内通电流并设置类型图一、设置涡流效应和位移电流存在区域：Maxwell3D>Excitations>SetEddyEffects图表7设置涡流和位移电流图203.2.1.设置辐射边界RadiationBoundary一、辐射边界在仿真电磁场区域问题时