基于ANSYS平台的电磁场数值仿真
实验
报告
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实验名称 基于ANSYS平台的电磁场数值仿真
课程名称 工程电磁场
院系部:电气与电子工程学院 专业班级: 学生姓名: 试验台号: 同组人: 学号: 指导教师: 成绩: 实验日期:
华北电力大学
实验二 基于ANSYS平台的电磁场数值仿真 一、 实验目的
1. 在仿真过程中学会使用ANSYS软件。
2. 学会边值问题的建模方法。
3. 学会用仿真软件检验对电磁场分布的猜测。
二、 实验类型
本实验为验证型教学实验。
三、 实验仪器
配备有ANSYS软件平台的台式计算机。
四、 实验原理
本实验是在ANSYS平台上开发的。ANSYS是国际上著名的有限元软件包，可对结构力学、流体力学、传热学和电磁学等领域的问题进行求解。其特点是图形界面友好，易学，前后处理功能强大。在ANSYS平台上开发电磁场数值仿真实验，只需将问题的求解过程描述清楚，按照给定步骤上机操作，即可得到预期结果。
五、 实验内容
a a
无限长圆柱无限长圆柱
导体 导体
D
图1 仿真计算模型(图中a、D可自定)
仿真实验包括静电场试验和恒定磁场试验，可任选一个(本实验选作静电场试验)。对于静电场试验，图1中两导体点位分别为100V和-100V;对于恒定磁场试验，图1中两导体电流密度分别为10000A/?和-10000A/?。根据几何结构和源分布的对称性，仿真实验可选用1/4或1/2平面进行建模。
实验分为两步:第一步，按照给定步骤和给定参数上机操作;第二步，尝试改变某些参数，观察仿真结果的变化。
六、 实验步骤及结果
1、 打开ANSYS软件，并熟悉各项操作。
2、 给定材料相对介电常数，设定内部单元类型，设定外部无限单元类型，并创建几何模型。
3、 选择模型各部分之间集合运算，删除导体部分，定义区域属性。 4、 进行外部无限单元划网格和内部有限单元划网格。
5、 在导体表面加电位，左侧导体加-100V电位，右侧导体加100V电位。 6、 给无限边界加标志。
7、 求解。
网格剖分图
8、 显示电位9色云图
电位云图
9、 显示等电位线分布
等电位线分布图
10、箭头显示电位移矢量或电场强度 电位移矢量图
电场强度图
11、退出ANSYS软件。
七、思考题
1、在仿真过程中，因为整个平面中的电荷和电解质关于1/4或者1/2具有对称性，也就是说整个平面的电场、电位等关于1/4或者1/2平面对称。所以可以采用1/4或者1/2平面建模。
2、网格剖分的疏密程度对仿真结果有影响。ANSYS有限元网格划分是进行数值模拟分析至关重要的一步，它直接影响着后续数值计算分析结果精确性。网格数量的多少将影响计算结果的精度和计算规模的大小。一般来讲，网格数量增加，计算精度会有所提高，但同时计算规模也会增加的。
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