用ANSYS为变压器简单建模

用ANSYS为变压器简单建模一、问题描述：把单相变压器空载时的运行情况作为二维平面模型进行分析，查看磁力线分布、磁流密度等，主要是了解ANSYS的使用方法。二、GUI操作方法由于直接打开ANSYS软件，保存的文件时都存在安装时选择的文件夹下，会存的很乱。可以打开程序时通过程序菜单里ANSYS12.0后的MechanicalAPDLProductLauncher打开程序，这样打开后，可以从下面的WorkingDirectory中指定本次建模想要存的文件夹，在JobName中可以直接定义工作名，之后单击下面的RUN按钮即可。1.创建物理环境1)过滤图形界面：从主菜单中选择MainMenuPreferences,弹出“PreferenceforGUIFiltering对话框，选中Magnetic-Nodal来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。2)定义工作标题：从菜单中选择FileChangeTitle,在弹出的对话框中输入2-DTransformerStaticAnalysis,单击OK.3)指定工作名：从菜单中选择FileChangeJobname,弹出一个对话框，在EnternewName后面输入transformer,单击OK.4)定义单元类型和选项：从主菜单中选择MainMenuPreprocessorElementTypeAdd/Edit/Delete,弹出ElementTypes单元类型对话框，点击Add按钮，弹出LibraryofElementTypes单元类型库对话框，在对话框左面滚动栏中选择MagneticVector,在右边的滚动栏中选择“Quad4nod13,单击OK,定义了Plane13单元，采用该单元的默认设置即可，最后单击ElementTypes对话框上的Close按钮，关闭该对话框。5)定义材料属性：从主菜单中选择MainMenuPreprocessorMaterialPropsMaterialModels,弹出DefineMaterialModelBehavior对话框，在右边的栏中依次单击ElectromagneticsRelativePermeabilityConstant,又弹出PermeabilityforMaterialnumber1对话框，在该对话框中“MURX”后面输入1，单击OK.（一号材料是空气，MURX应该是相对导磁率的意思）6)复制材料属性：在DefineMaterialModelBehavior菜单中单击EditCopy,弹出CopyMaterialModel对话框，在fromMaterialnumber栏后面下拉式选择材料号为1,在toMaterialnumber后面输入2,这样就把1号材料的属性复制给了2号材料，点击OK。此时DefineMaterialModelBehavior对话框的左侧就多了一个MaterialModelNumber2,单击它permeability(Constant),在弹出的对话框中将MURX后面的值改为2000.（二号材料为变压器铁芯，它的相对导磁率取2000或3000都可以）7)复制材料属性：（步骤与6相同，此次MURX改为1，材料3为导线线圈，虽然它的相对导磁率和空气相同，但还是分开定义，这样在后面按材料显示模型时比较清晰）8)最后点击MaterialExit结束。9)查看材料列表：ListPropertiesAllMaterials,弹出MPLISTCommand信息窗口，信息窗口列出了所有已经定义的材料以及其属性，确认无误后，单击信息窗口FileClose,关闭窗口。2.建立模型；赋予特性，划分网络1)建立平面几何模型：我采用的是直接通过坐标画矩形面的方法建立几何模型，只要给出每个矩形块四角的坐标即可画出简易的变压器模型。02461715718516141210814121086241151620从主菜单中选择MainMenuPreprocessorModelingCreateAreaRectangleByDimensions,弹出CreateRectanglebyDimension对话框，在x-coordinates后输入24,在y-coordinates后输入5,11.点击Apply，表示线圈的左侧的矩形就出现在界面中了.（模型采用把一个线圈表示成铁芯两侧的两个电流密度源的方式简化）重复上述步骤，按照坐标图中的所表示的，画出七个矩形。（两个表示线圈，四个搭成一个表示铁芯的回路，还有一个是把六个矩形全包含在内的，相当于边界，坐标可是给成x-coordinates:0,20;y-coordinates:0,16.输入完最后一个矩形的坐标之后点OK，不要再点Apply了)，几何模型画好后如下图所示：布尔运算：从主菜单中选择MainMenuPreprocessorModelingOperateBooleansOverlapAreas,弹出OverlapAreas拾取框，单击PickAll按钮，对所有的面进行叠分操作。2）保存几何文件：从菜单中选择FileSaveas,弹出一个SaveDatabase对话框，在SaveDatabaseto下面输入文件名transformer_geom.db,单击OK.3）给面赋予特性：从主菜单中选择MainMenuPreprocessorMeshingMeshTool,弹出MeshTool对话框，在ElementAttributes后面的下拉菜单中选择Areas,点击Set,又出现AreaAttributes面拾取框，点击PickAll,然后单击OK,弹出AreaAttributes对话框，在Materialnumber后面的下拉式选择栏中选择“1”，单击“Apply,再次弹出面拾取框。这样就给所有的面都赋予了空气的导磁率，之后再重复此步骤，分别拾取表示铁芯和线圈的矩形面，并给他们赋予材料2和3的特性，仍旧在最后一次赋予特性时点击OK而不是Apply,这样就给所有的面赋予了特性，此时MeshTool对话框还在，不要关闭它，后面划分网格还要用。4）按材料属性显示面：依次选择PlotCtrlsNumbering,弹出PlotNumberingControls对话框，在Elem/Attribnumbering后面的下拉式菜单中选择Materialnumbers,单击OK.5）保存数据结果，单击工具栏上的SAVE_DB6）选择所有实体：SelectEverything7）制定智能网格划分的等级：在MeshTool对话框的SmartSize前面的复选框上打上“√”，并将fine-coarse工具条拖到4的位置，即设定网格划分的等级为4.（这一步似乎也可以不选，采用默认的等级就可以。）8）智能划分网格：在MeshTool对话框的Mesh后面的下拉式选择栏中选择Areas,在Shape后面的要划分单元形状选择三角形Tri,其它采用默认值，点击Mesh,弹出MeshAreas拾取框，单击PickAll,生成网格，单击网格划分工具栏上的Close.3.加边界条件和电流密度1）施加边界条件：依次选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyMagneticBoundaryVectorPotenonLines,弹出ApplyAonLines拾取框，拾取几何模型最外边的四条线，然后点击OK,弹出ApplyAonLines对话框，在VALUEVectorpoten(A)value后面输入0.之后点击OK.2）在表示线圈的矩形面上施加电流密度：依次选择MainMenuSolutionDefineLoadsApplyMagneticExcitationCurrDensityOnElements,弹出一个拾取框，拾取左侧的表示线圈的矩形框，点击OK,点击OK后弹出ApplyJSonAreas对话框，在VAL3Currdensityvalue(JSZ)后输入1000，点击Apply,又弹出拾取框。再选择右侧表示线圈的矩形面，重复上述步骤，赋值-1000，点击OK.3）选择所有实体：SelectEverything4.求解从主菜单中选择：MainMenuSolutionSolveElectromagnetStaticAnalysisOpt&Solv,弹出一个对话框，接受默认设置，点击OK,开始求解运算，稍等一下会出现Solutionisdone的提示栏，表示求解结束，点击Close。5.查看计算结果1)查看磁力线分布：MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlot2DFluxLines,弹出对话框，单击OK，出现磁力线分布图。2)矢量显示磁流密度：MainMenuGeneralPostprocPlotResultsVectorPlotPredefined,弹出一个对话框，在ItemVectoritemtobepoltted后选择Flux&gradient和MagfluxdensB，单击OK.3)显示节点的磁流密度：MainMenuGeneralPostprocPlotResultsContourPlotNodalSolu,弹出一个ContourNodalSolutionData对话框，单击NodalSolutionMagneticFluxDensity和Magneticfluxdensityvectorsum.后，单击OK.