内容发布更新时间 : 2024/12/22 23:05:24星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2.5.2 基本操作步骤

1. 选择要赋值的边界或物体，方法：点击Edit/Select/Edge（Object/By Clicking），然后鼠标变为一个黑色箭头，用鼠标点击选择边界（或物体）。按鼠标右键则退出选择模式。

2. 选择要加载边界条件还是激励源，方法：点击Assign/Boundary/Value设置边界值、Boundary/Symmetry设置对称边界值、Boundary/Balloon设置开域场边界，Assign/Source/Solid设置激励源（电荷或电流）。Symmetry设置对称边界值分为奇对称(Odd)和偶对称(Even)。奇对称可理解为对称边界两侧场源异号，对电场问题对称边为零电位线，磁场问题为一条磁力线；偶对称为同号源，电场问题为电位的法向导数或电场强度的法向分量为零，磁场问题为磁场强度的切向为零或磁力线垂直于对称边界。如对于下图所示的一个电场问题，设大圆边界电位值为10V，小圆为5V，左侧边界(Edge)为奇对称，其它三条边界设为Balloon。电位分布如图所示。从电位结果可以看出，实际问题是左侧有一个对称模型，但大圆电位值-10V，小圆为-5V。 3. 键入边界或激励数值。也可以用函数赋值，具体做法与上面讲到的用函数设定模型材料属性的方法类似。

4. 点击Assign保存设置并退出。然后点击File/Exit/Yes退出界面。 2.5.3 几点说明

1. 当完成物体选择后，注意让光标在场域内点击右键退出/完成选择步骤。

2. 对于包含在其他物体内部的物体，用鼠标点击不能进行选择时，可以利用Edit/Visibility隐藏外面的物体，然后再选择；但最好是利用物体的名称(By Name)进行选择。

3. 对于背景(Background)，也可以和其他物体一样处理，可以单独选择它的各个边

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(Edge)，也可以作为整体(Object)选择，根据不同的情况加载不同的边界条件。 4. 要想改变已设定过的边界或物体，应先删除原来的设定，即在界面左侧的列表中选中物体名然后按Del键。

2.6 设定求解参数（Setup Executive Parameters）

该步骤用来完成以下几个集总参数的求解设定。 1. 施加在一个物体或一组物体上的电磁力 (Force)。 2. 施加在一个物体或一组物体上的力矩 (Torque)。

3. 电容、电感、电阻值，对于多个物体给出分布参数矩阵(Matrix)。 4. 铁心损耗 (Core Loss) 5. 磁链 (Flux Lines)

设定方法或过程为：首先点击Setup Executive Parameters下相应的参数项进入设定面板，然后选择所要计算的物体。例如，若模型中有5个物体，想要计算所有物体间的电容，则应全部选定，也可仅选其中的2个物体计算一个电容值。对于力（力矩）计算，可以直接选择物体计算各物体的受力（力矩），也可以先创建一个group，然后选择此group包含的物体，以实现合力（力矩）的计算。选择一个物体后要按右下角的Include Selected Objects: Yes，然后物体列表中的名字后变为Yes。

2.7 设定求解选项（Setup Solution Options）

该部分可以设置网格剖分、方程求解精度和求解方法等。Ansoft具有网格自适应功能，这是该软件的一大优点，自适应技术可以实现网格单元的合理分布，从而可以提高计算精度。自适应网格细分是一个迭代过程，程序先生成一个单元较少的初始

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(Initial)网格，然后计算场量，根据场量分布细分一些区域的网格，然后再计算场，依次循环。该部分的具体内容如下。

1. Starting Mesh: 自适应迭代过程的起始网格。该选项的第一部分为设置迭代过程是从初始网格开始(Initial)，还是从已经迭代计算过的当前网格开始(Current)。很显然，设置为Current是在上次已计算结果的基础上继续迭待，这样可以节省时间。顺便指出，在迭代过程中用户可以终止计算，程序将保存当前结果，即亦可以得到计算结果。该选项的第二部分为人工网格处理(Manual Mesh)，点击该项后进入网格处理界面，其中最常用的功能是网格细分(Refine)，利用该命令可以实现点(Point)、面(Area)、物体(Object)的网格细分，选择Point后光标变为十字，然后按左键便细分光标附近的网格，按Area后光标也变为十字，按一下左键后拖拉鼠标到一个位置再按一次左键定义一个矩形区域，区域内的网格将被细分。

2. Solver Residual: 方程求解器余量误差控制，一般利用默认值1e-5即可。 3. Solver Choice: 求解器计算方法选择，一般选自动(Auto)方式即可。

4. Solve for: 求解目的。计算场Fields，计算参数Parameters（上一步设定求解参数时所设定的内容，如电容，电感，电阻，力，力矩等）。

5. 是否要利用自适应技术，若是则选中Adaptive Analysis。然后要设定每部细分百分数或每步约增加的单元百分数(Percent refinement per pass)，一般设定30%为亦；设定自适应迭代终止判据或控制参量(Stopping Criterion)，要求的总步数(Number of required passes)和误差百分数(Percent error)。该误差只是相邻两次迭代的总能量计算误差，并不表示场量的计算误差。一般应设定一个较下的数值（如0.01），然后有迭代次数控制终止，因次数和误差只要一个条件满足程序就会停止。步数开始可选侧1，待通过后处理判断结果正确后再分几次逐渐增加步数，以免一次定义步数太多而需要太长的计算时间。

2.8 求解(Solve)

对上述内容设定完毕后就可以进行求解，在求解过程中，点击abort按钮，可以强行推出求解过程。当然如果前面的设置有错误的话，求解将不能正常完成。

选择右上角的Profile按钮，在Command/Info窗口中显示求解到每一步的信息；点击右上角的Convergence（收敛）按钮，可以观察每一个求解步长的信息，包括剖分单元数，总能量值和能量误差；点击右上角的Solutions及其内部的相应项(如Force)，可以显示相应量的求解收敛情况。 2.9 后处理（Post Process）

求解完成后，点击Post Process进入结果输出、图形显示和分析界面。这里仅介绍最常用的一些功能。

在进入后处理界面后，选择Plot菜单的Mesh选项，可以绘制计算过程中的网格

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剖分情况，了解剖分单元的分布。但显示网格之前一定要选择要显示的部分，具体要通过Edit/Select来选择。

选择Plot菜单的Field选项进行结果场图的绘制，此时会弹出一个Create New Plot的界面（如下图所示为电场问题的界面），界面从左到右分成三个部分，第一个部分是绘制的场量(Plot Quantity)，包括电压phi（画等位线）、电场强度的幅值mag E、电位移mag D（画场量分布云图）、电场强度和电位移矢量E Vector和D Vector（画矢量图）还有能量分布图；第二部分是绘制的区域，包括点(Point)、线(Line)和面(Surface)；第三部分是绘制区所属的范围。在每项中都选择一个项目后可按OK键。

在Plot菜单下还有Visibility和Delete，点击后将给出已显示的场图列表。图形显示方式是重叠覆盖式，要想显示哪个场图（已被遮盖的场图）可选择Visibility然后点击场图名字，每点击一次Visibility状态将在Yes/No之间变换。Delete用来删除场图以释放内存空间。

值的注意的是，在后处理界面中可以象创建场域模型界面那样曾加几何模型，其目的是为了进行模型上的场量显示，如要想观察沿一条线上的场分布，而该线段在场域建模时有没有建立，则可以在此建立。

2.10 工程应用实例

一平行板电容器，极板厚2mm，宽100mm，极间距50mm，所充介质的相对介电常数为5。计算电场、电容值和极板所受的力。

1. 点击PROJECTS/New创建一个新的项目，命名为：Example1，Type: Maxwell SV Version

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3. 点击Define Model/Draw Model。选择Model/Drawing Size设置Minima: X=-70, Y=-40;

Maxima: x=70, Y=40。建立大一点Background是为了考虑电容器的端部，实际上还可以选择更大的Background以减小外边界对计算精度的影响。 4. 点击Window/Grid设为dU、dV均为1。

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5. 点击Object/Rectangle (或绘制矩形快捷键)，在点(-50, 25)处点击左键, 释放左键后

向右上方移动鼠标至dU=100, dV=2处点击左键，然后改变物体的名字和颜色（如果觉着必要），点OK退出建立上极板。也可以利用界面下边的坐标文本框输入数据，而不用鼠标。点击Object/Rectangle绘制下极板（建议利用界面下边的坐标文本框而不用鼠标）。点击Object/Rectangle绘制电容器内部区域，即角点为(-50,-25)(50,25)的矩形用来设定介质参数。 6. 点击File/Exit/Yes

7. 进入Setup Materials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Copper, 按Assign；类似地设定Object2。对Object3需要增加一种材料，点击Materials/Add，材料名设为ESP2, 设定Rel. Permittivity为2，按Enter；然后设定Object3为ESP2。Exit退出。 8. 进入Setup Boundaries/Sources，依次选择Edit/Select/Object/By Clicking，鼠标变为

竖直箭头，把鼠标移动到上面极板处，点击左健选择，被选择的物体呈现双线条状。然后点击右健，鼠标恢复原来形状，选择步骤完成。然后依次选择Assign/Boundary/Value，在界面右下边出现的面板中找到Value，然后在对话框中输入电位值10V，点击左侧的Assign按钮。用同样方法给下极板设定0V电压。用同样方法给Background设为Balloon。然后File/Exit/Yes保存退出。

9. 进入Setup Executive Parameters/Force，点击Object1，点击Include下的Yes。只设

定上极板即可，因为下极板的受力一定相同。Exit退出。

10. 进入Setup Executive Parameters/Matrix设定电容求解，依次点击Object1，Include in

matrix, Signal Line, Assign；然后点击Object2，Include in matrix, Ground, Assign。

11. 进入Setup Solution/Options进行求解设置，设置如下：Starting Mesh: Initial

Percent refinement per pass: 30, Number of requested passes: 8, Percent Error: 0.01. 12. 设置完毕后进行求解，点击solve/nominal problem

13. 点击Solutions/Force可看到力的计算结果为F(x)=5.3E-11, F(y)=-4.7E-7N。点击Solutions/Matrix可看到电容的计算结果为1.0E-10F/m。

14. 点击Post Process进入后处理。下图为电位分布图和网格图。从网格图可以看出单

元分布的合理性。

如果想要具体观察一些部位的电场强度大小，可以在模型中画一条短线，具体操作如下：顺次选择Geometry/Create/Line，在左边出现的对话框中输入x, y值的大小，点击俄Enter，然后输入下一点的位置点击Enter, 点击Done，命名为利Line1，然后顺次选择：Plot/Field/mag E /Line Line1 /all绘制沿线的场分布曲线。

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