第七章准静态电磁场
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第七章3-D谐波磁场分析(棱边单元方法)7.1 用棱边元方法进行谐波分析3-D谐波磁场分析(棱边元方法)与静态分析的特点基本相同,但前者只支持线性材料特性分析。
电阻和相对磁导率可以是正交各向异性,也可以与温度相关。
谐波分析仍使用SOLID117单元。
详见《ANSYS单元手册》和《ANSYS理论手册》。
7.1.1 物理模型区域的设置和特性ANSYS程序提供了几个选择用于处理3-D磁场分析中的不同的终端条件,以下图示导体的不同的终端条件:载流块导体DOFs: AZ, VOLT材料特性:m r(MURX), r(RSVX)特殊特性:耦合VOLT自由度,给单个节点加总电流(F,,amps)。
注:带有净电流的短路条件,净电流不受环境影响。
开路导体DOFs: AZ, VOLT材料特性:m r(MURX), r(RSVX)注:对对称性结构,令一面的VOLT=0,再耦合另一面的节点。
对3-D结构,令一个节点的VOLT=0。
载流绞线圈DOFs: AX, AY, AZ材料特性:m R(MURX)7.1.2 速度效应在交流(AC)激励下,运动导体的某些特殊情况是可以求解电磁场的。
速度效应在静态、谐波和瞬态分析中都有效。
第2章“二维静态磁场分析”中讨论了运动导体分析的应用情况和限制条件。
对于3D问题,设置单元KEYOPT选项和实常数的过程相似于2D谐波分析。
在谐波分析中,所加速度为常数,不作正弦变化(线圈或场激励为正弦变化),且垂直于运动方向的运动体截面应保持常数。
通过设置单元的KEYOPT(2)=1来激活速度效应,带运动导体的3D谐波分析同样需要运动导体区域具有时间积分电势自由度(VOLT),这通过设置单元的KEYOPT(1)=1(AZ和VOLT自由度)来实现。
运动导体分析中能设置的实常数如下表所示:可用谐波分析来仿真静场激励下的运动导体,为了表示静场,需将谐波的频率设置得很低,通常,谐波频率小于0.0001HZ就能产生准静态解,准静态解的结果是存放在实部里的。
工程电磁场导论准静态电磁场和边值问题知识点一、知识概述准静态电磁场和边值问题①基本定义:- 准静态电磁场呢,简单说就是一种近似的电磁场情况。
在一些情况下,电磁场变化不是那么快,就可以把它当作准静态的。
比如说电场或者磁场的变化率相对比较小的时候,就像是大家走路的时候一步一步慢慢走,而不是跑来跑去那种很剧烈的变化。
电场准静态的时候,可以近似用静电场的一些方法去分析,磁场准静态的时候也类似能用上一些静磁场的办法。
边值问题呢,就是在给定的边界条件下,去求解电磁场的问题。
就好比你要在一个限定的区域里,根据这个区域四周的情况来确定里面电磁场是啥样的,这个区域周围的情况就是边界条件。
②重要程度:- 在工程电磁场导论这个学科里,这可是很重要的一部分呢。
因为实际工程中很多电磁场的情况都可以用准静态的概念简化分析,让复杂的问题变得好理解一些。
边值问题相当于把电磁场的理论和实际应用连接起来的一座桥,如果搞不定边值问题,很多实际工程中的电磁场就没法准确计算和设计。
③前置知识:- 得先掌握静电场、静磁场的基本概念和计算方法。
比如说库仑定律得知道吧,安培定律这些也得有个印象。
就像你要学烧复杂的菜,那得先把切菜洗菜、基本的煎炒烹炸先学会。
④应用价值:- 在电气设备的设计里经常用到。
比如电机的电磁场分析,就可以用准静态电磁场的概念简化计算。
还有像变压器的设计,要考虑铁芯周围的磁场分布,这时候就会涉及到边值问题。
如果这些搞不清楚,电机可能性能就不好,变压器效率也上不去。
二、知识体系①知识图谱:- 准静态电磁场和边值问题在工程电磁场导论这个学科里就像是大树的树干分出来的一个大树枝。
它跟之前学的静电场、静磁场有联系,又为后面学习更复杂的时变电磁场打基础。
②关联知识:- 和麦克斯韦方程组里的各个方程关系密切。
像准静态电磁场很多时候就是在麦克斯韦方程组在特殊情况下的一种反映。
和电磁感应原理也有关联,因为磁场变化产生感应电场之类的。
③重难点分析:- 重点是确定不同情况下的准静态电磁场的近似条件,还有就是高效准确地根据边界条件求解边值问题。