基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计

《基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计》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、万方数据第28卷第1期实验室研究与探索V01．28No．I2009年1月RESEARCHANDEXPLORATIONINLABORATORYJan．2009基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计李锦屏，陈伟(兰州交通大学电子与信息工程学院，甘肃兰州730070)摘要：利用有限元仿真软件ANSYS实现电磁场理论中场图的可视化，对学生理解和掌握电磁场中的一些抽象概念和理论有所帮助，并能提高学生的工程应用能力。关键词：ANSYS；电磁场；仿真中图分类号：TM301，TM743文献标识码：A文章编号：1006—7167(2009)01—006

2、0—03DesignoftheSimulationExperimentforElectromagneticTheoryBased013ANSYSLIJin-ping，CHENWei(SchoolofElectronicandInformationEngineering，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China)Abstract：TheelectromagneticfieldvisualizedbasedontheadvancedsimulatedsoftwareANSYScanmake

3、studentsun-derstandandmastertheabstractconceptandtheoryofthecoursebetter．Itisusefultoimprovetheabilityofengineeringforstudents．Keywords：ANSYS；electromagnetfield；simulationCLCnumber：TM301，TM743Documentcode：AArticleID：1006—7167(2009)01—0060—031引言电磁场理论是研究电子工程与电气工程中各类电磁场问题的

4、基础。该理论的应用研究领域非常广泛，在电机与电器设备的计算机辅助设计与制造、微波技术、光纤通信、天线与雷达、电磁成像以及电磁兼容等领域得到了广泛应用。电磁场理论理论性强、概念抽象、推导繁多、场图复杂。其特点是所分析的对象和模型具有三维的动态分布。长期以来，传统的教学方法无法使学生深刻理解电磁场中的许多概念，从而影响整个课程的学习，进而对后续课程造成影响。利用有限元分析软件ANSYS可模拟出电磁场中的物理量，以图形化的方式显示其分布及其计算结果，得到富有感染力的三维图形及计算结果。实践表明，利用ANSYS实现电磁场理论中场图的可视化设计

5、，不仅有利于学收稿日期：2008一03—14作者简介：李锦屏(1969一)，女，四JIl成都人．副教授，硕士。主要从事电磁场数值计算及仿真方面的工作。Tel：13109398861；E·mail：lijinpin萨@sina．corn生掌握理论知识，还对学生适应社会需求，提高自身的能力和素质起到不可估量的作用‘¨。2电磁场理论可视化的实现方法ANSYS软件是一种大型通用有限元分析软件，可分析电磁场多方面的问题，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、电路和能量损失等。还可用于螺线管调节器、发电机、变压器电解槽及无损耗

6、检测装置等的设计和分析领域¨1。用有限元软件ANSYS实现电磁场中场图可视化主要包括前处理、求解和后处理模块。在前处理中首先是在前处理模块中，首先对所要建的模型进行适当的参数定义，建立实体模型，然后通过布尔计算形成所需要的模型，为了减轻用户工作强度，ANSYS配备了强大的实体造型功能，利用这些功能可较为轻松地刨建实体模型，为划分复杂的网格做好准备。实体模型建好后，就需要将其进行网格划分，生成有限元单元网格，为施加边界条件、施加载荷和求解做好准备，A一。SYS提供了功能强大、使用方便的高质量网格划分工具，可根据模型要求进行系统智能划分或

7、者人工控制万方数据第l期李锦屏，等：基于ANSYS的电磁场理论仿真实验设计61划分，在电磁场理论分析中，将边界条件施加于有限元模型的节点和单元上，就可以利用求解模块得到分析结果。后处理模块可以用来分析结果，此模块包括两个部分：通用后处理器(POSTl)和时间历程后处理器(POST26)。通过这些处理器，用户可以很容易地得到分析结果的图形和数字显示¨1。3电磁场理论可视化设计实例3．1静电场实例在静电场中，一半径为b的无限长圆柱中，有体密度为P。的电荷，与它不同轴放一半径为口的无限长圆柱空洞，两者轴线距离为d，求空洞内的电场强度(设在空

8、洞中)，如图1所示。用ANSYS可得到电场强度的分布图，如图2所示，空洞所在区域矢量的密度、颜色及方向均一致，由此可看出，空洞中电场的大小一致，方向相同，这与理论计算求得空洞内场强为：E=p瓦od廿，相一致，并且图形直观