MAXWELL中文说明书

MAXWELL中⽂说明书

Ansoft Maxwell 2D/3D 使⽤说明

⽬录

第1章Ansoft 主界⾯控制⾯板简介

第2章 ⼆维（2D）模型计算的操作步骤2.1 创建新⼯程 (2)

2.2 选择求解问题的类型 (3)

2.3 创建模型（Define Model） (4)

2.4 设定模型材料属性（Setup Materials） (6)

2.5 设定边界条件和激励源（Setup Boundaries/Sources） (8)

2.6 设定求解参数（Setup Executive Parameters） (9)

2.7 设定求解选项（Setup Solution Options） (10)

2.8 求解(Solve) (10)

2.9 后处理（Post Process） (11)

2.10 ⼯程应⽤实例 (12)

第3章 三维（3D）模型计算的操作步骤3.1 建模 (14)

3.2 定义材料属性 (17)

3.3 加载激励和边界条件 (18)

3.4 设置求解选项和求解 (18)

3.5 后处理 (18)

3.6 补充说明 (18)

3.7 例 1 两电极电场计算 (18)

第4章 有限元⽅法简介4.1 有限元法基本原理 (22)

4.2 有限元⽹格⾃适应剖分⽅法 (23)

第1章Ansoft 主界⾯控制⾯板简介

在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后，点击Windows 的“开始”、“程序”项中的Ansoft、Maxwell ControlPanel，可出现主界⾯控制⾯板（如下图所⽰），各选项的功能介绍如下。

1.1 ANSOFT

介绍Ansoft公司的联系⽅式，产品列表和发⾏商。1.2 PROJECTS

创建⼀个新的⼯程或调出已存在的⼯程。要计算⼀个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。点击后出现⼯程控制⾯板，可以实现以下操作：新建⼯程。

运⾏已存在⼯程。

移动，复制，删除，压缩，重命名，恢复⼯程。

新建，删除，改变⼯程所在⽬录。1.3 TRANSLATORS

进⾏⽂件类型转换。点击后进⼊转换控制⾯板，可实现：1.将AutoCAD格式的⽂件转换成Maxwell格式。

2.转换不同版本的Maxwell⽂件。

1.4 PRINT

打印按钮，可以对Maxwell的窗⼝屏幕进⾏打印操作。1.5 UTILITIES

常⽤⼯具。包括颜⾊设置、函数计算、材料参数列表等。

第2章 ⼆维⼆维⼆维（（2D 2D））模型计算的操作步骤模型计算的操作步骤2.1 创建新⼯程

选择Mexwell Control Panel (Mexwell SV)启动Ansoft 软件→点击PROJECTS 打开

⼯程界⾯（如图2.1所⽰）→点击New 进⼊新建⼯程⾯板（如图2.2所⽰）。在新建⼯

程⾯板中为⼯程命名（Name ）

，选择求解模块类型（如Maxwell 2D, Maxwell 3D, Maxwell SV 等）。Maxwell SV 为Student Version 即学⽣版，它仅能计算⼆维场。在这⾥我们选择Maxwell SV version 9来完成⼆维问题的计算。图2.1 ⼯程操作界⾯

图2.2 新建⼯程界⾯2.2 选择求解问题的类型

上⼀步结束后，建⽴了新⼯程（或调出了原有的⼯程），进⼊执⾏⾯板（Executive Commands）如图2.3所⽰。⾯板的左边是⼀系列的执⾏菜单，在接下来的求解过程中将顺次执⾏它们（前⾯的菜单没有正确执⾏时后⾯的菜单为灰⾊，不能执⾏）。

第⼀步，选择求解器（Solver），点击后会出现场类型选项，包括静电场（Electrostatic），稳恒磁场（Magnetostatic）和正弦时变涡流场（Eddy Current）等。选择⽤户要求解的问题类型。

第⼆步，选择求解区域⼏何类型（Drawing），包括平⾏平⾯场（XY Plane）和轴对称场（RZ Plane）。

对于场域模型创建模块（Define Model），设定模型材料属性模块（Setup Materials），设定边界条件与激励源模块（SetupBoundaries/Sources），设定执⾏参数模块（Setup Executive Parameters），设定求解参数模块（Setup Solution Options），求解模块（Solver）与后处理模块（Post Process）将在下⾯分别详细说明。

图2.3 执⾏⾯板（Executive Commands）

创建模型（（Define Model）2.3 创建模型

点击Define Model选项，进⼊模型绘制⾯板（2D Modeler）如图2.4所⽰。

图2.4：模型绘制⾯板（2D Modeler）2.3.1 模型绘制命令项介绍

File

创建新⽂件（New）或调出已有⽂件（Open）及保存⼏何模型⽂件（Save）；导⼊和导出其他格式⽂件（Import）；设置打印选项（Print Setup）；打印（Print）；退出模型绘制界⾯（Exit）。实际上，进⼊该界⾯后可以直接建⽴模型，然后在推出时程序将提问是否保存模型，且会⾃动按⼯程名赋予模型⽂件名。在建模期间若担⼼信息丢失，可以使⽤保存命令存盘。Edit

进⾏图形编辑，包括选择对象（Select）和取消选择（Deselect）、剪切（Cut）、复制（Copy）和粘贴（Paste）、删除（Clear）；定义对象属性（Attributes）；控制对象的可见性（Visibility）等。复制功能可以沿坐标轴、线或对称⾯复制对象。Reshape

修改物体的形状。包括对选中的物体进⾏按⽐例⼤⼩缩放（Scale Selection）；对定义圆弧的线段数进⾏重新设置（Edge-Number ofSegments）（在画圆弧时已进⾏了定义）。圆弧线段的长度应⼩于有限元⽹格相应边界单元的边长，否则会带来较⼤的计算误差。因此，应定义较多的圆弧线段数（如对于圆周最好设180段）。Boolean

不同物体之间的运算，包括合并（Union）、相减（Subtract）（如形成⼀个圆环可以通过两个圆相减得到）、相交（Intersect）等操作。Arrange

模型排列，包括移动（Move），旋转（Rotate），镜像（Mirror），同时可以重新定

义模型尺度，即变换模型⼤⼩。Object

选择物体模型绘制类型，包括：直线或折线（Polyline，双击⿏标结束画线）、圆弧（Arc）、由点定义的光滑曲线（Spline）、矩形（Rectangle）、圆（Circle）。Model

模型绘制参数设置与调整，包括距离测量（Measure）、绘图量纲（Drawing Units）、绘图板⼤⼩定义（Drawing Sizes）、画笔捕捉设定（Snapto Mode）、颜⾊与⽂字⼤⼩默认值设定（Defaults）。Window

绘图窗⼝显⽰与坐标处理等，包括显⽰缩放（Change View - Zoom in, out）、坐标平移或旋转（Coordinate System）、绘图界⾯⽹格设置（Grid）、填充封闭区域（Fill Solids）。Help 提供在线帮助。2.3.2 板⾯快捷⼯具功能介绍

⼯具条

图2.5为快捷⼯具条的图标，从左到右依次为：画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写⽂字标记、绘制矩形、圆；物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜⾊、物体属性（包括显⽰物体的端点和给物体定位）、测量（包括显⽰所选两点的坐标与距离，两点连线与⽔平线的夹⾓）、放⼤、缩⼩、适应（使显⽰平⾯与物体⼤⼩适应）、坐标平移、坐标旋转。

图2.5：快捷⼯具条

绘图区

绘图区是绘制物体的区域。可以利⽤Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗⼝。可以调整这些窗⼝的位置和布局，也可以对每个窗⼝进⾏放⼤或缩⼩等操作，⽽其他窗⼝中的物体保持不变，此功能可以⽤来从不同的视⾓观察绘图区域，例如可以在⼀个窗⼝上放⼤局部区域观察细节，⽽另⼀个观察整体。

状态栏

状态栏位于模型绘制⾯板的底部，显⽰⿏标所在位置的坐标值，其主要⽤途是在建模⼯程中直接输⼊坐标或⼏何尺⼨，这是建模的⼀个常⽤的办法。因为⽤⿏标建模不易获得准确坐标数据。若要在数据栏中输⼊坐标时，应将⿏标移出绘图区域，否则

移动⿏标时会更改数据栏中的数据。注意数据输⼊后按Enter健⽣效。

信息栏

信息栏位于“状态栏”的上⾯，⽤来提⽰应进⾏的操作或显⽰⿏标功能。例如，点击建⽴矩形区域命令后，信息栏显⽰：MOUSE LEFT:Select first corner point of rectangle（按⿏标左健选择（确定）矩形的第⼀个⾓点），MOUSE RIGHT: Abort command（按⿏标右健中断当前命令）。注意：按⿏标右健中断命令功能会经常⽤到。

若在U、V（X、Y）数据栏中输⼊数据后按Enter健，信息栏显⽰：MOUSE LEFT: Select second corner point of rectangle （选择矩形的第⼆个⾓点），此时在dU、dV数据栏中输⼊矩形的宽和⾼按Enter健便可建⽴矩形。2.3.3 建模的基本操作程序⼩结

（1） 选择Model/Drawing Plane命令，设置模型的绘制平⾯。选项中包括XY Plane和RZ Plane.

（2）选择Model/Drawing Size重新定义模型区域的⼤⼩。

（3）选择Model/Drawing Units来定义模型所⽤的单位。

（4） 创建模型。建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建⽴。

（5） 需要的时候，利⽤Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建⽴的模型。（6） 在建⽴模型的过程中也可以调⽤Window菜单命令新建⼦⾯板，⽤于模型细节或其他⽅⾯的建模。

（7） 保存所建⽴的模型，退出模型绘制⾯板。

定模型材料属性（（Setup Materials）2.4 设定模型材料属性

2.4.1 界⾯介绍

模型材料界⾯分为4块（如下图所⽰），左上部为物体(object)和已定义的材料名(Material)列表。尚未定义的材料名为UNASSIGNED，场域背景(Background)默认设定材料为真空(Vacuum)。左下部分为Ansoft给定的或⽤户加⼊的材料库(Material)，右上部分为模型图，右下部分为材料的具体参数。2.4.2 设置材料属性

1．若材料库中存在所需材料，则从物体列表中选中⼀个物体，然后从材料库中选择所需材料，最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。2．若材料库中不存在所需材料，则需要先填加新材料到材料库，然后再设定物体的材料属性。填加新材料到材料库中的步骤如下。

（1） 选择Material中的Add

（2） 在Material Properties下⾯的⽂本框内填⼊材料名。

（3） 如果需要，可选择材料名⽂本框下⾯的Perfect Conductor（良导体），Anisotropic Material（各向异性材料）或B-H NonlinearMaterial（⾮线性磁材料）。

（4） 在材料属性参数栏中输⼊具体的材料属性值，包括Rel. Permittivity (相对介电常数)，Conductivity (电导率，西门⼦/⽶)，Elec.