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第十二章 远场单元 使用远场单元可使我们在模型的外边界不用强加边界条件而说明磁场、静电场和热场的远场耗散的问题。下图为一四分之一对称的2-D偶极子有限元模型。如果不用远场单元，就必须使模型扩展到假定的无限位置，然后再说明磁力线平行或磁力线垂直边界条件。而如果使用远场单元(INFIN9)，只需为一部分空气建模，而有效地、精确地、灵活地描述了远场耗散问题。 使用远场单元（这里用的是INFIN9），只需要为一部分空气建模，结果如图2所示。 到底应该为多少空气建模，这要依赖于所处理的问题。如问题中的磁力线相对较闭合（很少磁漏），这样只需为一小部分空气建模；而对磁力线相对较开放的问题，就需要为较大部分空气建模。 12.1 远场单元 ANSYS提供如下表所示的远场单元： INFIN9 二维2节点无限远线单元，仅在平面分析中与PLANE13、PLANE53(磁场单元)或PLANE55、PLANE35和PLANE77(热单元)单元一起使用。 INFIN110 二维4节点或8节点无限远四边形单元，仅在平面和轴对称分析中与PLANE13、PLANE53(磁场单元)或 PLANE55、PLANE35和PLANE77(热单元)一起使用。 INFIN47 三维4节点无限远面单元，与SOLID5、SOLID62、SOLID96和SOLID98(磁场单元)或SOLID70(热场单元)一起使用。 INFIN111 三维8节点或20节点无限远六面体单元，与SOLID5、SOLID62、SOLID96和SOLID97(磁场单元)或SOLID70、SOLID90、SOLID87(热场单元)或SOLID122(静电场)一起使用。 注：INFIN110和INFIN111单元使你在离瞬态热源一定距离处正确地模拟热传导效应。 12.2 使用远场单元的注意事项 1、INFIN9单元和INFIN47单元的放置应以全局坐标原点为中心，通常在有限元边界上的圆弧形远场单元会得到最佳结果。 2、用INFIN110单元和INFIN111单元为远场效应建模时具有更大的灵活性。 3、INFIN110单元和INFIN111单元的“极向 (Pole)”应与扰动（如载荷）中心一致。有时可能会有多个“极向”，有的可能不落在坐标圆点，这时单元极向应与最近的扰动一致，或与所有扰动的近似中心一致。与INFIN9 和INFIN47单元相比，INFIN110和INFIN111单元不需以全局坐标圆心为中心。 4、当用INFIN110和INFIN111单元时，必须给它们的外表面加无限表面(INF)标志，用SF族命令或其相应的GUI路径。 5、通过拉伸（Extrude/Sweep）出一个划有网格的体可以很容易地生成一层INFIN111远场单元。 命令：VEXT GUI:Main MenuPreprocessorOperateExtrude/SweepBy XYZ offset 6、INFIN110和INFIN111单元通常在无限方向上长得多，可能会引起斜向网格。在做后处理等值线图结果显示时，可以不显示这些单元。 7、为最佳地发挥INFIN110单元和INFIN111单元的性能，必须满足下列条件中的一个或两个： 1）当有限元(FE)区和无限元(IFE)区的边界如图3呈光滑曲线时，INFIN110单元和 INFIN111单元的性能最好。 当有限元(FE)区和无限元(IFE)区的边界不是光滑曲线时，应象图4那样划分无限元，从有限元拐角向无限元＂辐射＂出去，每个无限单元只能有一个边可以＂暴露＂在外部区域中。 此外还要避免无限单元的两条边出现从FE区向无限区会聚的情况，如下图5所示： 2）改变INFIN110单元和INFIN111单元的性能的另一种方法是FE域和IFE域的相对尺寸应当近似相等。如图6所示： 还可以把无限远单元和前面所述的各种单元的高阶形式一起使用。