电磁场仿真作业ansoft.docx

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电磁场仿真作业ansoft

电磁场ansoft软件应用作业

——静电场部份

TYP

电气0906

09291183

一、题目

单心电缆有两层绝缘体，分界面为同轴圆柱面。

已知，R1=10mm,R2=20mm,R3=30mm,R4=31mm,内导体为copper，外导体为lead，中间的介质ε1＝5ε0,ε2＝3ε0,,内导体U=100V，外导体为0V

求

1用解析法计算电位，电场强度，电位移随半径的转变，计算单位长度电容和电场能量。

2用ansfot软件计算上述物理量随半径的转变曲线，并画出电压散布图，计算出单位长度电容，和电场能量

二、解答

一、解析法：

在介质中取任意点P，设它到电缆中心距离为r。

过P点作同轴圆柱面，高为l。

该面加上上下两底面作为高斯面S。

将方程联立，代入数据解得：

，

所以

电位

V

V

电场能量

单位长度电场能量

单位长度电容

二、ansoft仿真

按照题目的要求，利用Maxwell—2D仿真成立相应的模型。

（1）利用几何建模器，成立题目相应的几何模型

（2）按照已画几何模型，填入相应的物质。

其中最外层为真空，从外往里别离为copper，ε2＝5ε0,ε3＝3ε0和lead。

（3）概念边界、源、气球。

如下图所示，别离为外层0V，内层100V，外界为气球。

（4）求解量的设定。

外圈接地。

（5）网格的生成。

到此刻为止建模任务已经完成。

如下图。

（6）问题的求解

1）E散布的图形。

2）D散布的图形。

3）静电能量散布的图形。

4）电容的计算。

可知，计算所得的电容为F，与计算结果相符。

三、学习心得

刚开始接触Ansoft时，感觉很困难，可是通过一段时刻的学习以后，感觉那个软件用起来仍是挺方便的。

这也使我对于有限元法和Ansoft有了必然的了解，对于利用仿真的方式形象的模拟静电场有了必然的体会。

在进行静电场仿真的时候，我也碰到了许多的问题。

比如说，不明白还要设定气球边界，结果使左后生成的图只是集中在画图的小区域中，而气球边界是用来模拟无穷大的求解区，能够有效的隔间模型外的电荷源或电压源。

再比如说，一些参数的设定上，在最后生成矢量图的时候，由于size与spacing的设定不好，出现了箭头过疏与过密的问题；其他参数的设定，一般情形下，我都是用系统的建议值。

这次的静电场仿真作业让我对静电场有了加倍深切的了解，同时对解析法有了加倍深刻的体会。

大体掌握了Maxwell的大体操作，对利用运算机工具求解电磁场问题有了加倍深刻的熟悉。