平行雙線的電場仿真修復(fù)的

/題目概述內(nèi)容1.1.1設(shè)計(jì)目的電磁場與電磁波課程理論抽象、數(shù)學(xué)計(jì)算繁雜.將Maxwell軟件引入教學(xué)中.通過對典型電磁產(chǎn)品的仿真設(shè)計(jì).并模擬電磁場的特性.將理論與實(shí)踐有效結(jié)合.強(qiáng)化學(xué)生對電磁場與電磁波的理解和應(yīng)用.提高教學(xué)質(zhì)量1.1.2設(shè)計(jì)作用電磁場與電磁波主要介紹電磁場與電磁波的發(fā)展歷史、基本理論、基本概念、基本方法以及在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用.內(nèi)容包括電磁場與電磁波理論建立的歷史意義、靜電場與恒流電場、電磁場的邊值問題、靜磁場、時變場和麥克斯韋方程組、準(zhǔn)靜態(tài)場、平面電磁波的傳播、導(dǎo)行電磁波以及諧振器原理等。全書沿著電磁場與電磁波理論和實(shí)踐發(fā)展的歷史脈絡(luò).將歷史發(fā)展的趣味性與理論敘述和推導(dǎo)有機(jī)結(jié)合.同時介紹了電磁場與電磁波在日常生活、經(jīng)濟(jì)社會以及科學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用。書中的大量例題強(qiáng)調(diào)了基本概念并說明分析和解決典型問題的方法；每章末的思考題用于測驗(yàn)學(xué)生對本章內(nèi)容的記憶和理解程度；每章的習(xí)題可增強(qiáng)學(xué)生對于公式中不同物理量的相互關(guān)系的理解.同時也可培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用公式分析和解決問題的能力。1.1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求平行雙線的電場仿真.如圖1.1所示.兩長直導(dǎo)線相距400mm.導(dǎo)線半徑20mm.其材料<material>是鐵〔iron.場域中介質(zhì)是空氣〔air<,>。其中：一支導(dǎo)線電勢為1000V.另一支導(dǎo)線電勢為-500V；求：計(jì)算平行雙線周圍的電場分布.并計(jì)算單位長電容。圖1.11.2所用Maxwell軟件環(huán)境介紹1.2.1Maxwell軟件環(huán)境：AnsoftMaxwell是低頻電磁場有限元仿真軟件.在工程電磁領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。它基于麥克斯韋微分方程.采用有限元離散形式.將工程中的電磁場計(jì)算轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮木仃嚽蠼?使用領(lǐng)域遍及電器、機(jī)械、石油化工、汽車、冶金、水利水電、航空航天、船舶、電子、核工業(yè)、兵器等眾多行業(yè).為各領(lǐng)域的科學(xué)研究和工程應(yīng)用作出了巨大的貢獻(xiàn).功能分析2.1電磁場公式分析設(shè)導(dǎo)線表面單位長度帶電+λ.-λ.則兩線間任意點(diǎn)P的場強(qiáng)：E=式〔2.1U=式〔2.2單位長度電容：式〔2.32.2設(shè)計(jì)指標(biāo)已知兩長直導(dǎo)線相距400mm.導(dǎo)線半徑20mm.其材料屬性是鐵.場域中介質(zhì)是空氣<,>。其中：一支導(dǎo)線電勢為1000V.另一支導(dǎo)線電勢為-500V。參數(shù)設(shè)置完成后.利用Maxwell軟件.觀察在其繪制出的電壓變化曲線圖、電場強(qiáng)度變化曲線圖、電位移密度變化曲線圖和能量變化曲線圖.分別分析各個圖譜中電壓V、場強(qiáng)E、電位移密度和能量W的變化趨勢。設(shè)計(jì)與仿真3.1總體設(shè)計(jì)Project>InsertMaxwell2DDesignFile>Saveas>wds〔工程命名為"wds".見圖3.1圖3.1選擇求解器類型：Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic見圖3.2圖3.2創(chuàng)建左導(dǎo)線Draw>Circle左導(dǎo)線起點(diǎn)：〔X,Y,Z=〔0,0,0坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dY=〔20,20,0.見圖3.3圖3.3AssignMaterial>鐵〔iron.見圖3.4圖3.4創(chuàng)建右導(dǎo)線Draw>Circle右導(dǎo)線起點(diǎn)：〔X,Y.Z=〔400,0,0坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ=〔20,20,0.見圖3.5圖3.5AssignMaterial>鐵〔iron.見圖3.6圖3.6創(chuàng)建場域中介質(zhì)Draw>Rectangle場域起點(diǎn)：〔X,Y,Z=〔400,100,0坐標(biāo)偏置：〔dX,dY,dZ=〔-400,-100,0.見圖3.7圖3.7AssignMaterial>空氣〔air<,>。見圖3.8圖3.83.2參數(shù)的設(shè)置與改變選中左導(dǎo)線Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>1000V見圖3.9圖3.9選中右導(dǎo)線Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>-500V見圖3.10圖3.10設(shè)計(jì)與仿真4.1參數(shù)的設(shè)置設(shè)置計(jì)算參數(shù)：Maxwell2D>Parameters>Assign>Matrix>Voltage1,Voltage2見圖4.1圖4.14.1.2設(shè)置自適應(yīng)計(jì)算參數(shù)：Maxwell2D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup最大迭代次數(shù)： Maximumnumberofpasses>10誤差要求： PercentError>1%每次迭代加密剖分單元比例： RefinementperPass>30%見圖4.2和圖4.3圖4.2圖4.34.2檢查并運(yùn)行Maxwell2D>AnalyzeAll.然后計(jì)算機(jī)就開始進(jìn)行計(jì)算。見圖4.4圖4.44.3軟件仿真結(jié)果.E.D及Energy的分布檢查完畢后.Maxwell2D>Fields>Fields,分別選擇Voltage,E,D,還有Other>Energy.見圖4.5圖4.54.3.2雙導(dǎo)線中心連線的電場分析繪制雙導(dǎo)線中心連線.Draw>Line,以左邊導(dǎo)線的中心為起點(diǎn).右邊導(dǎo)線中心為中點(diǎn)繪制中心連線。見圖4.6圖4.6Maxwell2D>Results>CreateFieldsReport>RectangularPlot,Geometry>Polyine1,再分別選擇Voltage,E,D,Energy。圖4.7由上面電壓變化曲線圖4.7可知：從左邊導(dǎo)線中心到28mm時候.電壓保持在1000V.沒有發(fā)生改變；從372mm處到400mm之間.電壓保持在-500V不變;而在28mm到372mm之間.電壓隨距離的變化呈線性遞減。圖4.8圖4.9圖4.10圖4.8.圖4.9.圖4.10分別為場強(qiáng).電位移密度.能量變化圖。有以上圖可以明顯的看出：在從左邊導(dǎo)線中心到28mm之間.以上三值均為0；從372mm處到400mm之間.以上三值也均為0；而從28mm到372mm之間.三條曲線均保持同一個變化規(guī)律：先遞減.中間有一段平衡距離.隨后遞增。4.3.3計(jì)算單位長電容Maxwell2D>Fields>Calcalator,Input>Quantity>Energy,Geoemtry>AllOblects,Scalar的積分號.Output>Eval.見圖4.11圖4.11由圖可知.能量為0.00006429J.計(jì)算出電容值為C=5.7055pF。五、設(shè)計(jì)總結(jié)和體會通過這次課程設(shè)計(jì).使我對電磁場電磁波這門課又重新的認(rèn)識.其并不僅僅是書本上的死知識.而是與生活緊密相連.就好比一個簡單地平行直導(dǎo)線.電壓.電位移分布并不僅僅是看上去那么簡單。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)后.使我懂得：理論與實(shí)際相結(jié)合的重要性.只有這樣.才能使得我們更好的掌握和運(yùn)用所學(xué)的知識.從而提高學(xué)習(xí)興趣。六、參考文獻(xiàn)：[1]蘇東林.陳愛新.謝樹果.電磁場與電磁波.北京：高等教育出版社.2009[2]謝處方.饒克謹(jǐn).電磁場與電磁波[M].4版.北京：高等教育出版社.2006目錄一、題目概述…11.1內(nèi)容……………………..11.1.1設(shè)計(jì)目的…………11.1.2設(shè)計(jì)作用…………11.1.3設(shè)計(jì)任務(wù)及要求…………………11.2所用Maxwell軟件環(huán)境介紹21.2.1Maxwell軟件環(huán)境………………..2二、功能分析…22.1電磁場公式分析………………………22.2設(shè)計(jì)指標(biāo)…………….…………………3三、設(shè)計(jì)與仿真….33.1總體設(shè)計(jì)…………….33.2參數(shù)的設(shè)置與改變……….……….7四、運(yùn)行與測試…………………84.1參數(shù)設(shè)置…………….……………….84.1.1設(shè)置計(jì)算參數(shù)……………………84.1.2設(shè)置自適應(yīng)計(jì)算參數(shù)……………94.2檢查并運(yùn)行…………104.3軟件仿真結(jié)果……..…………………11oltag