武大电气-ANSYS电磁场仿真实验报告(大三上)

1电磁场仿真实验报告2求平行输电线周围的电位和电场分布一、报告要求：该生学号尾号为1，建立3条垂直排布的导线。电位由下到上分别为1V，2V，3V，如下图所示：二、模型说明：静电场计算，求解区域为模型的5倍，截断边界条件。最下方导线对地高度为10米，导线半径为0.01米，导线之间间距为5米。（即：H1=10m，H2=15m，H3=20m，U1=1V，U2=2V，U3=3V，R0=0.01m，求解区域为一半圆，题目要求求解区域为模型的5倍，模型尺寸认为是40m，故取半圆半径L=200m。）如下图所示：3三、实验步骤：1、确定文件名，选择研究范围。点击UtilityMenuFileChangeTitle，输入你的文件名。例如“姓名_学号”（ZLM_2012301530051）点击MainMenuPreferences，选择Electric。点击MainMenuPreprocessor，进入前处理模块(command:/TITLE,ZLM_2012301530051/COM,PreferencesforGUIfilteringhavebeensettodisplay:/COM,Electric/PREP7)2、定义参数点击UtilityMenuParametersScalarParameters，在下面“Selection”空白区域填入参数：H1=10H2=15H3=20R0=0.01U1=1U2=2U3=3每一个参数输入完毕，点击“Accept”按钮，输入的参数就导入上方“Items”指示的框中，等参数导入完毕后，点击“close”按钮关闭对话框。(command:*SET,H1,10*SET,H2,15*SET,H3,20*SET,R0,0.01*SET,U1,1*SET,U2,2*SET,U3,3)3、定义单元类型点击MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete，出现单元类型对话框“ElementTypes”，点击Add，弹出单元类型选择库对话框“LibraryofElementTpes”选择Electrostatic和2DQuad121（二维四边形单元plane121）。点击ok，关闭单元类型选择库对话框，此时在单元类型对话框中显示所添加的单元类型“Type1PLANE121”，表示单元类型添加成功，点击Close按钮，关闭对话框。(command:ET,1,PLANE121)44、定义材料属性点击MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels，弹出材料模型参数对话框，点击对话框的右栏ElectromagneticsRelativePermittivityConstant，在弹出的对话框PREX一栏写入1，点击OK。然后点击该对话框左上角MaterialExit,关闭该对话框。(command:MP,PERX,1,1)5、创建几何模型点击主菜单栏中的PlotCtrlsNumbering，在弹出的对话框中，勾选Keypointnumbers为on，Linenumbers为on，Areanumbers为on，点击OK。(command:/PNUM,KP,1/PNUM,LINE,1/PNUM,AREA,1)创建求解区域半圆：点击MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleByDimensions，在弹出的对话框中第一栏RAD1输入200,RAD2和THETA1栏中输入0,THETA2栏中输入180,之后点击ok。(command:PCIRC,200,0,0,180)创建导线：点击MainMenuPreprocessorModelingCreateAreasCircleSolidCircle，在WPX栏中输入0，在WPY栏中输入H1，在Radius栏中输入R0，点击ok；重复上述操作，点击SolidCircle后，在WPX栏中输入0，在WPY栏中输入H2，在Radius栏中输入R0，点击ok；再重复上述操作，点击SolidCircle后，在WPX栏中输入0，在WPY栏中输入H3，在Radius栏中输入R0，点击ok。(command:cyl4,0,H1,R0cyl4,0,H2,R0cyl4,0,H3,R0)选中所有的实体，在主菜单栏中点击UtilityMenuSelectEverything(command:alls)做布尔操作，排除面交叠。点击MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansOverlapAreas，在弹出的对话框中点击PickAll。(command:aovlap,all)56、准备剖分模型点击MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool，在SizeControls下的Lines栏中点击Set，在弹出的对话框中，输入1，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入100，点击OK。重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入2，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50，SPACE一栏中输入1/3，点击OK。重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入3，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入50，SPACE一栏中输入3，点击OK。重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入4,5,6,7，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20，SPACE一栏中输入1，点击OK。重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入8,9,10,11，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20，SPACE一栏中输入1，点击OK。重复上述操作，点击Set之后，在弹出的对话框中，输入12,13,14,15，点击OK，再在新弹出的对话框的NDIV一栏中输入20，SPACE一栏中输入1，点击OK。(command:lsel,s,,,1,lesize,all,,,100lsel,s,,,2lesize,all,,,50,1/3lsel,s,,,3lesize,all,,,50,3lsel,s,,,4,7,16lesize,all,,,20lsel,s,,,8,11,1lesize,all,,,20lsel,s,,,12,15,1lesize,all,,,20)7、剖分模型在主菜单栏中选择UtilityMenuSelectEverything(command:alls)点击MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool，在弹出的窗口中，Mesh栏中选择Areas，并在Shape栏中选择Tri，以及Free，然后点击Mesh，在新弹出的对话框中，点击PickAll。(command:mshape,1,2damesh,all)8、施加边界条件及载荷点击MainMenuSolutionDefineLoadsApplyElectricBoundaryVoltageOnLines，在弹出的窗口中，输入4,5,6,7，点击OK，在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入U1；重复上述操作，在弹出的窗口中，输入8,9,10,11，点击OK，在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入U2；重复上述操作，在弹出的窗口中，输入12,13,14,15，点击OK，在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入U3.重复上述操作，在弹出的窗口中，输入1,2,3，点击OK，在新弹出的对话框的VALUELoadVOLTvalue一栏中，输入0，点击OK。(command:lsel,s,,,4,7,1dl,all,,volt,U1lsel,s,,,8,11,17dl,all,,volt,U2lsel,s,,,12,15,1dl,all,,volt,U3lsel,s,,,1,3,1dl,all,,volt,0)9、求解点击MainMenuSolutionSolveCurrentLS，点击OK，软件开始计算。计算完毕，在弹出Solutionisdone!后点击Close，计算过程结束。(command:alls/solusolve)10、后处理显示点击MainMenuGeneralPostprocPlotResultContourPlotNodalSolu，在弹出的对话框中，选择DOFSolutionElectricpotential，点击OK，即可得到空间电位分布云图。(command:/POST1PLNSOL,VOLT,,0)电位分布云图18电位分布云图2-放大点击MainMenuGeneralPostprocPlotResultContourPlotNodalSolu，在弹出的对话框中，选择ElectricFieldElectricfieldvectorsum，点击OK，即可得到空间电场强度分布云图。对电场图进行放大，就可以得到导线周围电场分布云图，如下图所示。(command:PLNSOL,EF,SUM,0)电场强度分布云图19电场强度分布云图2-放大电场强度分布云图3-放大-上导线10电场强度分布云图3-放大-中导线电场强度分布云图3-放大-下导线路径上电位和电场分布曲线显示：点击MainMenuGeneralPostprocPathOperationsDefinePathByLocation，弹出对话框，在Name栏目中填入路径名称path1，在Numberofpoints栏中填入2，在Numberofdatasets中填入30，在Numberofdivisions中填入200，点击OK，弹出新的对话框，定义路径起始点1，在NPT栏中填入1，在X,Y,Z栏中填入0,0,0，点击OK，弹出新的对话框，定义路径点2，在NPT栏中填入2，在X,Y,Z栏中填入10*h,0,0，点击OK，弹出新的对话框，点击Cancel。11点击MainMenuGeneralPostprocPathOperationsMapontoPath，在弹出的对话框中选择Flux&gradient，再在右边栏目中选择EFY，点击OK。点击MainMenuGeneralPostprocPathOperationsPlotPathItemOnGraph，在弹出的对话框中，选择EFY，点击OK，图形显示界面中会输入路径上（即地表）电场强度的y分量。(command:PATH,path1,2,30,200,PPATH,1,0,0,0,0,0,PPATH,2,0,10*h,0,0,0,PDEF,,EF,Y,AVGPLPATH,EFY)5