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1、第四章三维电磁场分析第四章三维电磁场分析5第一页，本课件共有31页4.5-2三维角型汇流排实例三维角型汇流排实例问题描述问题描述半对称半对称汇流排电流供电汇流排电流供电双汇流排双汇流排分析顺序分析顺序加边界条件加边界条件进行模拟进行模拟后处理后处理计算电流分布计算电流分布计算计算 ANGLE 组件力组件力功率密度功率密度总功率总功率双汇流排电流方向双汇流排电流方向第二页，本课件共有31页4.5-3耦合场第一步模拟目的是计算耦合场第一步模拟目的是计算ANGLE组件力组件力磁场分析模型必须扩展以计算由磁场分析模型必须扩展以计算由汇流排汇流排其余部分其余部分产生的产生的ANGLE组件组件力力.汇流排
2、之间间隙为汇流排之间间隙为0.75 英寸英寸第三页，本课件共有31页4.5-4物理区域物理区域汇流排汇流排自由空间自由空间:r=1=.5E-7-m空气空气自由空间自由空间:r=1远程自由空间远程自由空间用远场单元模拟用远场单元模拟励磁励磁:50,000 A对称平面对称平面X-Y平面：通量垂直（汇流排平面：通量垂直（汇流排内电流同方向）内电流同方向）汇流排水平间距汇流排水平间距:1 英寸英寸单位单位:英寸英寸ANGLE组件尺寸组件尺寸第四页，本课件共有31页4.5-5在命令窗口输入在命令窗口输入angle3d建模建模模型信息模型信息单元类型单元类型:汇流排汇流排:三维磁矢势单元三维磁矢势单元 -
3、solid97 (材料材料2)紧靠汇流排的自由空间紧靠汇流排的自由空间:三维磁矢势单元三维磁矢势单元-solid97矢量与标量之间界面单元矢量与标量之间界面单元-inter115三维磁矢势区域外的中间空间三维磁矢势区域外的中间空间:标量单元标量单元 solid96远程空间远程空间:无限边界单元无限边界单元 -infin47单元组件单元组件:汇流排汇流排:BUS (汇流排全长）汇流排全长）角型组件角型组件:ANGLE(只是汇流排的一部分，用于后续结构分析只是汇流排的一部分，用于后续结构分析)第五页，本课件共有31页4.5-6Inter115 设置在矢量和标量单元类设置在矢量和标量单元类型之间（单
4、元类型型之间（单元类型5）Infin47设置在模型外半径边界设置在模型外半径边界处（单元类型处（单元类型3），本单元类型），本单元类型不需边界条件不需边界条件两种单元类型延伸到对称面上两种单元类型延伸到对称面上汇流排汇流排-solid97(MVP)infin47不在远离汇流排的垂直面上不在远离汇流排的垂直面上单元类型分布单元类型分布第六页，本课件共有31页4.5-7不同物理区的单元类型设置不同物理区的单元类型设置 (用收缩选项画单元用收缩选项画单元:Utilityplotctrlsstylesize&shape)标量单元标量单元solid96.Inter115 在在MVP 与标与标量单元之间量
5、单元之间汇流排外边空气汇流排外边空气MVP 单元不显示单元不显示Infin47单元在标量单元在标量单元的外表面单元的外表面第七页，本课件共有31页4.5-8利用利用ANGLE组件，组件，用用solid69单元类型进行电流传导分析来计算汇流排单元类型进行电流传导分析来计算汇流排的电流分布的电流分布受载汇流排为受载汇流排为solid97单元类型单元类型.必须把单元类型转换为必须把单元类型转换为solid69以进行电流传导分析以进行电流传导分析Preprocelement typeadd/edit/delete单元类型单元类型6选择选择 ADD电流方向电流方向第八页，本课件共有31页4.5-9选择选
6、择OK 用热电用热电8节点砖型单元代替节点砖型单元代替6号单元类型号单元类型选择选择 OK solid69单元类型具有单元类型具有 VOLT自由度，其分析结果包含用于后续磁分析自由度，其分析结果包含用于后续磁分析的电流密度的电流密度.第九页，本课件共有31页4.5-10对电流传导分析加边界条件对电流传导分析加边界条件有电流的端部节点必须加有电流的端部节点必须加 VOLT自由度耦合自由度耦合选择选择ANGLE组件的节点组件的节点 Preproccouple/ceqncouple dof利用柜利用柜 BOX选项选择角端节点选项选择角端节点 选择选择 OK选择选择 OK第十页，本课件共有31页4.5
7、-11在一个关键点上施加电流在一个关键点上施加电流Preprocloadsapply-electric-excitationon keypoints选择转角处的任意一个节点位置，其也对应于选择转角处的任意一个节点位置，其也对应于一个关键点一个关键点选择选择 OK第十一页，本课件共有31页4.5-12在汇流排另一端的端面加在汇流排另一端的端面加VOLT约束约束Preprocloadsapply-electric-boundary选择汇流排末端端面选择汇流排末端端面选择选择 OK选择选择 OK第十二页，本课件共有31页4.5-13进行电流传导分析进行电流传导分析 Solunew analysis
8、STATIC选择选择OK(同时图示单元和节点，以确保只激同时图示单元和节点，以确保只激活了活了ANGLE 组件）组件）Solucurrent LS（因只有一部分模型进行模拟，将（因只有一部分模型进行模拟，将显示警告显示警告(warnings）信息）信息）选择选择 OKVOLT 约束约束第十三页，本课件共有31页4.5-14图示图示VOLT 自由度等值图自由度等值图Postprocplot resultsnodal solution选择选择 OK第十四页，本课件共有31页4.5-15利用单元表能显示电流密度结果，先要定义单元表利用单元表能显示电流密度结果，先要定义单元表Postproceleme
9、nt tabledefine table选择选择 OK第十五页，本课件共有31页4.5-16利用平均选项能图示总电流密度利用平均选项能图示总电流密度JSSUM Postprocelement tableplot elem table选择选择 OK第十六页，本课件共有31页4.5-17电流密度也能以矢量图显示电流密度也能以矢量图显示Postprocplot results-vector plot-predefined控制箭头长度系数控制箭头长度系数电流传导分电流传导分析求得的电析求得的电流流选择选择 OK第十七页，本课件共有31页4.5-18 汇流排电流密度矢量图汇流排电流密度矢量图第十八页，本
10、课件共有31页4.5-19电流传导分析得到的电流密度作为磁场分析的输入条电流传导分析得到的电流密度作为磁场分析的输入条件件6号单元类型必须重新设置为号单元类型必须重新设置为solid97 Preprocelement typeaddeditdelete选择第选择第6条目条目选择选择ADD输入输入 6选择选择 OK第十九页，本课件共有31页4.5-20从电流传导分析结果中读取电流密度从电流传导分析结果中读取电流密度Preprocloadsapplyexcitationfrom elec an(显示单元以确保激活了显示单元以确保激活了ANGLE 组件组件)在缺省情况下，在缺省情况下，电流传导分电流
11、传导分析的结果保存在析的结果保存在file.rst文文件中件中上述分析只有一种结果，缺省上述分析只有一种结果，缺省即读入此正确结果即读入此正确结果第二十页，本课件共有31页4.5-21利用利用symbols选项确认电流密度选项确认电流密度 Utilityplotctrlssymbol选择选择 OK非平均值非平均值JS第二十一页，本课件共有31页4.5-22剩下的磁边界条件为：在剩下的磁边界条件为：在X-Y平面平面(Z=0)为通量垂直为通量垂直标量标量-solid96:MAG需要约束需要约束矢量矢量-solid97:AZ(垂直垂直 于于X-Y)需要约束需要约束选择选择 Z=0的在的在X-Y面内的
12、所有平面面内的所有平面Z=0平面平面第二十二页，本课件共有31页4.5-23约束标量以模拟通量垂直条件约束标量以模拟通量垂直条件 Preprocloadsapplyboundary-scalar potent-flux normal-on areas选择相应于选择相应于solid96单单元类型的平面元类型的平面(标量标量)选择选择 OK第二十三页，本课件共有31页4.5-24约束矢量约束矢量MVP以模拟通量垂直以模拟通量垂直Preprocloadsapplyboundary-vector potent-flux normal-on areas 选择相应于选择相应于solid97单元单元类型的平
13、面（点划线内类型的平面（点划线内的平面）的平面）选择选择 OK第二十四页，本课件共有31页4.5-25选择模拟类型选择模拟类型Solunew analysis STATIC选择选择 OK选择求解器选择求解器Soluanalysis options选择选择 OK激活整个模型激活整个模型开始模拟开始模拟Solucurrent LS选择选择 OK第二十五页，本课件共有31页4.5-26利用单元数据能获得导体上的侧向力利用单元数据能获得导体上的侧向力选择选择ANGLE组件组件 Postprocelement tabledefine table (for the Z Lorentz force)选择选择
14、OK计算总侧向力计算总侧向力Postprocelement tablesum of each item选择选择 OK单位单位:N第二十六页，本课件共有31页4.5-27显示力显示力:Postprocelement tableplot elem table选择选择 OK 重复显示重复显示FMAGX,FMAGY,&FMAGSUM第二十七页，本课件共有31页4.5-28利用单元表贮存的数据，也可以确定汇流排上的功率损失（单位体积焦耳利用单元表贮存的数据，也可以确定汇流排上的功率损失（单位体积焦耳热）热）Postprocelem tabledefine table选择选择 OK第二十八页，本课件共有3
15、1页4.5-29显示显示Joule 热热 Postprocelement table plot elem table选择选择 OK第二十九页，本课件共有31页4.5-30计算功率损失（瓦），焦耳热必须乘以每个单元的体积。计算功率损失（瓦），焦耳热必须乘以每个单元的体积。利用单元表项定义单元体积利用单元表项定义单元体积Postprocelement tabledefine table用户标志项缺省即为用户标志项缺省即为“VOLU”选择选择 OK第三十页，本课件共有31页4.5-31单元表项单元表项JHEAT乘以乘以 VOLU系数系数Postprocelement tablemultiply选择选择 OK利用全部单元的总功率求得利用全部单元的总功率求得ANGLE 组件单元的总组件单元的总功（瓦）功（瓦）Postprocelement tablesum of each item第三十一页，本课件共有31页