电磁场可视化仿真(ANSYS)与高压电器综合实验讲义_2013.pdf

2013年6月 第一章 ANSYS 功能简介 1.1 ANSYS 主要功能 ANSYS 程序是建立在有限元方法基础上，融结构、热、流体、电磁、声学于一体，功 能强大的分析软件，它可以计算简单的、线性的、非线性的、静态的、暂态的、瞬态的等电 磁场问题，其最大的优点在于很好的处理空间形状复杂的、非线性的、暂态的动态电磁场问 题。能解决的电磁场问题可以总结如下： 静电场的电位分布、电力线的分布和场的能量、导体系统的部分电容等。 恒定电场的电位分布、接地电阻、导体的能量损耗等。 恒定磁场的矢量磁位、标量磁位、磁力线的分布、磁通量、电感系数、磁场能量等。 时谐电磁场， 高频电磁场。 涡流场。 耦合场。 其它。 ANSYS 有限元分析软件有容易理解的图形用户界面（GUI ）。它能提供用户简单的、交 互式的程序功能、命令、文件和参考材料。ANSYS 的直接的菜单系统有助于用户方便的运 用 ANSYS 程序来分析工程问题。也可以通过利用 ANSYS 内部的命令来编写程序分析工程 问题，这种方式有助于对程序的修改和编辑。也可以两种方法交替运用。 1.2 ANSYS 分析的基本步骤 1、建模（Modeling ） 根据实际的工程问题，建立理想的几何模型，给几何模型选择单元类型、定义材料属 性、单位制等。并剖分。 2 、加载并求解(Loading and Solution) 在单元节点上施加荷载并求解。 3、观察结果（Overviewing Result ） 在后处理中观察计算结果。 1.3 建模途径 有限元分析的根本目的是对实际的工程系统重新建立它的数学行为。也就是说，分析 必须是实际原型的一个精确的数学模型。更广的意义说，这个模型包含所有的节点、单元、 材料属性、实常数、边界条件和用于代表物理系统的其它特征。建模的途径有： 在 ANSYS 里直接建立一个实体模型。 输入在计算机辅助设计（CAD ）系统中建立的模型。 使用以前已建立的模型。 我们一般采用第一种方法进行建模，实体层次由低到高为点、线、面、体。建模时，可以由 1 低级到高级进行建模，由点构成线，由线构成面、由面构成体。也可以由高级到低级建模， 也就是直接建立体、面、线、点。直接建立体，就会自动生成面。直接建立面就会自动生成 线，直接建立线就会自动生成点。这两种建模方法又称为自下向上和自上向下的建模方法。 每一个点、线、面、体在建立后有一个编号，可以通过点击工具栏中 Utility MenuListVolumes （area,keypoint ）或 Utility MenuplotCtrlsNumbering 就会列表或直 接在体、面上显示体（面，点）的编号。在后面的剖分操作中，可分别对不同编号的体、面、 线进行操作，这样可以更好的控制所要解决的问题。 1.4 使用 ANSYS 须注意的问题 ANSYS 命令不可逆转，注意随时对你的模型进行保存，保存的方法是点击 A N S Y S T o o l b a r / SAVE - D B 重新编辑点击 RESUME-DB 在建模和加载的过程中注意使用工具栏中 main menuplot Ctrlspan zoom rotate ，它可以 从不同的角度和不同的放大倍数来显示你所建立的实体和单元模型。便于在操作过程中 观察所建立的模型。 在对模型的线、面、体编辑时，点击它的“热点”（Hot dot ）就可选中它。热点分布在 线、面、体的中心位置。 本书中的实例介绍了部分菜单功能和命令。很多功能需要自己在使用中摸索。 更进一步了解 ANSYS 的应用可以参考HelpHelp tutorials 中的其它实例。