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《浙江大学球形线圈和磁悬浮仿真实验报告.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、装订线实验报告课程名称：工程电磁场与波指导老师：姚缨英成绩：__________________实验名称：环形载流线圈和磁悬浮实验类型：__分析验证__同组学生姓名：__ _________一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验一：球形载流线圈的场分布与自感一、实验目的和要求1.研究球形载流线圈（磁通球）的典型磁场分布及其自感系数2.掌握工程上测量磁场的两种基本方法——感应电势法和霍耳效应法3.
2、在理论分析与实验研究相结合的基础上，力求深化对磁场边值问题、自感参数和磁场测量方法等知识点的理解，熟悉霍耳效应以及高斯计的应用二、实验内容和原理（一）实验内容1.理论分析对于磁场B的求解的主要工作是对下面的边值问题方程组进行求解其中的泛定方程均为拉普拉斯方程，定解条件由球表面处的辅助边界条件、标量磁位的参考点，以及离该磁通球无限远处磁场衰减为零的物理条件所组成。这个方程看起来简单，实际求解过程并没有想象的轻松本题中场域是呈现球对称场的分布，我们选择球坐标系，待求场函数只与球坐标变量r与θ有关，装订线我们先采用分离变量法设试探
3、解，带入下面的Laplace方程分离变量两边同除以R(r)Y(θ,φ)两边同乘r2后进行移项于是可以得到对于球谐函数我们进一步进行分离变量令带入球谐函数方程得到两边同除以Θ(θ)Φ(φ)，乘sin2θ后移项得：得到下面两个常微分方程所以，终于，我们得到下面三个关联的常微分方程装订线然后解这三个常微分方程…..分别要解欧拉二阶方程，球函数方程，本征值问题………网上搜索各种解法略过最终得到球坐标下拉普拉斯的通解是如果该问题具有对称轴，也就是我们题目中的情况，取这条轴为极轴，这种情况下的通解是但是，其实由于我们的球谐函数只与θ有关
4、，所以在一开始分离参照的时候其实只需要设两个变量就可以了…..参照下面的ppt…最后结果是一样的分别列出φ1和φ2的两个方程，并且结合边值条件的特殊条件，然后我们的主要任务就是求解A0，B0，A1以及B1。装订线至此完成了求解，这个看起来很简单的方程，在经历了越化越复杂的过程之后，终于结束了。我认为，麦克斯伟方程组这种问题应该交给数学家来解决……2.ANSYS的仿真软件版本：ANSYS14.5点击下面的图标弹出命令输入窗口命令输入窗口输入下面命令流后敲回车：!球形载流线圈在球表面层面电流密度按正弦分布!本例中如下处理：!每匝
5、线圈截面相同，电流密度按线圈相应位置加载，使得球表面层面电流密度按正弦分布!谐波分析finish/clear!定义参数，单位均采用国际制单位r0=0.5!场域外边界所对应的半径r1=0.05!球形载流线圈内半径r2=0.051!球形载流线圈外半径dcita=1.0!每个小线圈截面所占的角度装订线pi=2*asin(1)!3.1415926js0=sqrt(2)*1e6!与电流密度相关的常数（幅值）!前处理/prep7!前处理et,1,plane53,,,1!指定单元类型，轴对称场分析mp,murx,1,1!指定1号材料（空气
6、）的相对磁导率mp,murx,2,1!指定2号材料（线圈）的相对磁导率!建立几何模型*do,i,1,180/dcitapcirc,r1,r2,-90+(i-1)*dcita,-90+i*dcita*enddopcirc,0,r0,-90,90aovlap,all!对几何模型（即，面）设置属性!选择线圈所对应的面，根据位置来选择csys,1!选择柱坐标系asel,s,loc,x,r1,r2aplot!图形显示面，以查看所选择的面是否正确aatt,2,,1,0,!选择线圈以外的空气区域allsel!选择所有的模型asel,u,l
7、oc,x,r1,r2!不选择线圈所对应的面aatt,1,,1,0!剖分，建立网格!先划分线圈所在区域asel,s,mat,,2!根据材料号来选择线圈esize,,1!单元分割数为1，即每个线圈截面就是一个单元amesh,all!划分线圈外的空气区域lsel,s,loc,x,r0!选择外边界处的圆弧线lesize,all,,,180!划分数为180lsel,s,loc,x,0.5*(r1+r0)lesize,all,,,80,8asel,s,loc,x,r2,r0amesh,all装订线!划分线圈内的空气区域smrtsize,
8、3mshape,1,2d!三角形单元mshkey,0!自由剖分asel,s,loc,x,0,r1amesh,all!加载线圈电流密度*do,i,1,180/dcitaasel,s,loc,x,r1,r2asel,r,loc,y,-90+(i-1)*dcita,-90+i*dcitaesla
