参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算

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1、电磁场与电磁波实验报告实验三班级：通信2班姓名:学号： 日期:实验 3 参数扫描问题实例：恒定磁场力矩计算1. 实验目的和任务a. 学习软件 Ansoft maxwell 软件的使用方法；b. 巩固恒定磁场的基本理论；c. 通过软件的学习掌握运用 Ansoft Maxwell 进行恒定磁场仿真的流程；d. 熟悉 Ansoft maxwell 参数扫描功能。2. 实验内容1） 巩固 Ansoft Maxwell 有限元分析步骤；2） 会用 Ansoft Maxwell 后处理器和计算器对仿真结果分析；3） 恒定磁场力矩计算。3. 实验原理恒定电流周围空间中存在的一种特殊形态的物质。磁场的基本特征

2、是对置于其中的电流有力的作 用。4. 实验步骤计算如下图所示铁块所受线圈磁场的作用力。 要求对线圈中的电流和铁块的高度做参数扫描，计算不同设置值时，作用力的大小。4.1 建模（Model）Project Insert Maxwell 3D DesignFileSave as Parametric （工程命名为 “Parametric”选择求解器类型：Maxwell Solution TypeMagnetostatic4.2 创建线圈Draw Regular Polyhedron （创建多边形柱体 1）Center Position （中心点坐标）：（X,Y,Z） （0, 0, 0）mmStar

3、t Position （起点坐标）：（X,Y,Z） （1.25, 0,0）mmAxis （对称轴）：ZHeight （柱体高度）：0.8mm 多边形边数： Number of Segments: 36 将多边形重命名为 Polyhedron1 选中Polyhedronl （创建多边形柱体2） CTRL_C，CTRL_V 修改相关设置Center Position （中心点坐标）：（X,Y,Z） （0, 0, 0）mmStart Position （起点坐标）:（X,Y,Z） （1, 0,0） mmAxis （对称轴）：ZHeight （柱体高度）：0.8mm 多边形边数： Number of

4、Segments: 36 将多边形重命名为 Polyhedron24.3创建线圈选中 Polyhedronl, Polyhedron2Modeler （建模） Boolean Subtract （减去）Blank Park: PolyhedronlTool Park: Polyhedron2将Polyhedron1重命名为CoilAssign Material copper （设置材料为铜）4.4创建铁块模型Draw Box任意创建一个6面体尺寸参数设置如下：注意：ZSize参数的值为：“SlugHeight”:arrirnm.1图4-1 Zise设置图 将六面体重命名为SlugAssign

5、Material iron （设置材料为 iron）图4-2仿真结果图4.5创建计算区域（Region）Draw RegionPadding Percentage： 200%4.6创建激励电流加载面（Create Section）Select CoilModeler Surface SectionSection Plane: YZ 平面Modeler Boolean Separate Bodies （分离两 Section 面）删除 1 个截面Select 1 个截面，Del将剩下的1个截面重命名为“Sectionl”4.7 设置激励（Assign Excitation）选中线圈截面：Sect

6、ion】Maxwell 3D Excitations Assign CurrentValue: AmpTurnsType: Stranded （线形激励电流）4.8 设置计算参数（Assign Executive Parameter）选中Slug （弹头）Maxwell 3D Parameters Assign ForceName: Force 1Type: Virtual4.9设置自适应计算参数（Create Analysis Setup）Maxwell 3D Analysis Setup Add Solution Setup 最大迭代次数： Maximum number of passes

7、 ： 5 误差要求： Percent Error: 1%每次迭代加密剖分单元比例： Refinement per Pass : 30%4.10 创建参数扫描设置Maxwell 3D Optimetrics Analysis Add Parametric点击Add，创建扫描参数variable 选择： SlugHeightlinear stepStart =1, Stop =2, Step = 0.5点击Add 按键将SlugHeight的扫描设置添加到右边空白栏 variable 选择： AmpTurns （设置安匝数的扫描） linear stepStart =100, Stop =200,

8、 Step =50点击Add 按键将 AmpTurns 的扫描设置添加到右边空白栏fedd/Edit也狀|Dsscnpticmshei Lfis;aiSte?i limi 1nmio 2nmEifrtiRT Lnflai5lrp hem 113A in 203i.帰 Linear step L bnwr ctwi Deude-count厂 Octiw CM1I 广 EwBil曰X3叶 |匚”胡图4-3创建参数扫描设置参数点击Calculations子菜单 点击 Setup Calculations图 4-4 设置 Calculations点击 Add CalculationsSetupl 出现

9、在 Setup Sweep Analysis 菜单中 点击Done在Options子菜单中选中如下设置Stup Swep A.nalykSure ep D efin it ioitF T atle General Galcul ations Options* Sava Fi elds And Mi* Cojy gzeoinetnically Equivalent meshes图 4-5 Options 设置a. “Save Field and Mesh ” :在每一步参数扫描计算后，保存相应的计算场量和剖分信息，一般， 系统为节约内存，默认不保存。b. “Copy geometrically

10、equivalent meshes在下次计算中，可重复使用上次计算时未变形的模块 的剖分数据。一般来说，频率扫描时，不推荐使用该选项，因为Ansoft的剖分算法是与频率相关的。5. 检查并计算Check在 Project Manager 窗口 Optimetrics右键点击 ParametricSetupl 选择 Analyze6. 查看结果右键点击 ParametricSetup1 选择 View Analysis Result图6-1结果显示图 在 Project Manager 窗口 右键点击 Create Report图6-2设置参数图点击 New Report匚一95.-DD 30叫

11、一25_o6宇总heLd1O.DD s ram riaqSd83l1 : LlJElAdlpluAFnrw_riafl SAflpi : LLElAdllMd imptunslBftsrLFnr ngimp turns 2K-_- 1一”、v u1uII:uInII10Q1201.40160lifl2.00siugheighiLnim图6-3结果显示图7心得体会通过本次的仿真实验学习，了解恒定磁场力矩的计算。虽然还是没有太懂其中的一些理论知识，但 还是完成了这一次的仿真，一步一步的按照实验书上的步骤做完，还是有些仿真中的步骤存在一些疑问。 但是经过同学们共同的商讨，还是得出了结论。希望有机会还会做这样的实验，很有意思。