实验指导1恒定磁场的仿真).doc

实验二：恒定磁场的仿真
一、实验目的：
1、熟悉AnsoftMaxwell软件的使用方法
2、掌握使用AnsoftMaxwell软件仿真恒定磁场的方法
3、了解恒定磁场的基本原理
二、实验设备
安装有AnsoftMaxwell软件的计算机
三、实验内容
1、环电流的磁场仿真。
圆环的半径为2mm，环中通过的电流为1A，仿真计算磁场分布和电感值。
2、亥姆霍兹线圈的磁场仿真。
两线圈的半径均为2mm，两线圈中通过的电流均为1A，仿真计算磁场分布、自感和互感、以及两线圈所受到的力。
3、无限长同轴电缆的磁场仿真。
无限长同轴电缆的内导体半径为0.2cm，外导体半径为0.8cm，内外导体之间为真空。该同轴电缆中通过1A电流，仿真计算磁场分布和同轴线的电感。
四、实验方法原理
1、恒定磁场：是由恒定电流激发的，是电磁场的一种重要的和特殊的形式。
2、AnsoftMaxwell软件采用有限元法进行数值计算。
五、实验步骤
1、环电流的磁场仿真。
（1）点击PROJECTS/New创建一个新的项目，命名为：×××，Type:Maxwell2DVersion10(或其它2D版本)，点击OK.
（2）Solver:Magnetostatic;Drawing:RZPlane.
选择Plane的依据参见下图，下图为Maxwell2D可以仿真的两种结构，都是轴对称的结构。XYPlane是对称轴垂直画面的，而RZPlane的对称轴是平行于画面的。

（3）点击DefineModel→DrawModel，在2DModeler中，绘制几何结构。
选择单位：Model→DrawingUnits→mm。在该窗口中，根据仿真的实际结构尺寸设置绘图Background的尺寸，画一半径为2mm的圆，实际的结构则为绕V轴的环电流。
（4）进入SetupMaterials定义物体的材料属性。将background定义为真空vacuum（默认值）。点击Object1,从材料列表中找到并点击perf_conductor，按Assign，Exit保存退出。
（5）进入SetupBoundaries/Sources进行边界条件和场源的设置。将Object1选中，设为solid的源，输入电流大小为1A。将Background选中设为Balloon（气球边界）。然后File→Exit→Yes保存退出。
（6）进入SetupExecutiveParameters/MatrixFlux设定电感求解，点击Object1，然后再选中Includeinthematrix，将计算环电流的电感。Exit退出。
（7）进入SetupSolution→Options进行求解设置，设置如下：StartingMesh:Initial，SolverResidual：1e-00，Percentrefinementperpass:15，Numberofrequestedpasses:10,PercentError:1。
（8）点击Solve→NominalProblem进行求解。点击窗口上方的Convergence，可以观察已经完成的迭代收敛情况。
（9）点击Solutions/Matrix可看到电感的计算结果。
（10）点击PostProcess进入后处理。点击Plot菜单，选择Field可以描绘场量在整个问题空间的分布。分别选择magB，Surfaceall,all，点击OK，出现scalarsurfaceplot点击OK。除了magB，还有很多别的量可以分析。
2、亥姆霍兹线圈的磁场仿真。
（1）点击PROJECTS/New创建一个新的项目，命名为：×××，Type:Maxwell2DVersion10(或其它2D版本)，点击OK.
（2）Solver:Magnetostatic;Drawing:RZPlane.
（3）点击DefineModel→DrawModel，在2DModeler中，绘制几何结构。
选择单位：Model→DrawingUnits→mm。在该窗口中，根据仿真的实际结构尺寸设置绘图Background的尺寸，画两个半径为2mm的圆，实际的结构则为两个绕V轴的环电流。
（4）进入SetupMaterials定义物体的材料属性。将background定义为真空vacuum（默认值）。将两个环电流设为perf_conductor。
（5）进入SetupBoundaries/Sources进行边界条件和场源的设置。将两个圆环分别设为solid的源，输入电流大小为1A。将Background选中设为Balloon（气球边界）。
（6）进入SetupExecutiveParameters，选择Force可以计算两线圈所受到的力，将两个线圈都选中，然后退出。再选择Matrix，将两个