13MAXWELL使用说明.docx

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13MAXWELL使用说明

AnsoftMaxwell2D/3D使用说明

第1章Ansoft主界面控制面板简介

第2章二维（2D）模型计算的操作步骤

2.1创建新工程…………………………………………………………………2

2.2选择求解问题的类型…………………………………………………………3

2.3创建模型（DefineModel）…………………………………………………4

2.4设定模型材料属性（SetupMaterials）……………………………………6

2.5设定边界条件和激励源（SetupBoundaries/Sources）…………………8

2.6设定求解参数（SetupExecutiveParameters）…………………………9

2.7设定求解选项（SetupSolutionOptions）………………………………10

2.8求解（Solve）…………………………………………………………………10

2.9后处理（PostProcess）……………………………………………………11

2.10工程应用实例………………………………………………………………12

第3章三维（3D）模型计算的操作步骤

3.1建模…………………………………………………………………………14

3.2定义材料属性…………………………………………………………………17

3.3加载激励和边界条件…………………………………………………………18

3.4设置求解选项和求解…………………………………………………………18

3.5后处理…………………………………………………………………………18

3.6补充说明………………………………………………………………………18

3.7例1两电极电场计算………………………………………………………18

第4章有限元方法简介

4.1有限元法基本原理……………………………………………………………22

4.2有限元网格自适应剖分方法…………………………………………………23

第1章Ansoft主界面控制面板简介

在Windows下安装好Ansoft软件的电磁场计算模块Maxwell之后，点击Windows的“开始”、“程序”项中的Ansoft、MaxwellControlPanel，可出现主界面控制面板（如下图所示），各选项的功能介绍如下。

1.1ANSOFT

介绍Ansoft公司的联系方式，产品列表和发行商。

1.2PROJECTS

创建一个新的工程或调出已存在的工程。

要计算一个新问题或调出过去计算过的问题应点击此项。

点击后出现工程控制面板，可以实现以下操作：

●新建工程。

●运行已存在工程。

●移动，复制，删除，压缩，重命名，恢复工程。

●新建，删除，改变工程所在目录。

1.3TRANSLATORS

进行文件类型转换。

点击后进入转换控制面板，可实现：

1.将AutoCAD格式的文件转换成Maxwell格式。

2.转换不同版本的Maxwell文件。

1.4PRINT

打印按钮，可以对Maxwell的窗口屏幕进行打印操作。

1.5UTILITIES

常用工具。

包括颜色设置、函数计算、材料参数列表等。

第2章二维（2D）模型计算的操作步骤

2.1创建新工程

选择MexwellControlPanel（MexwellSV）启动Ansoft软件→点击PROJECTS打开工程界面（如图2.1所示）→点击New进入新建工程面板（如图2.2所示）。

在新建工程面板中为工程命名（Name），选择求解模块类型（如Maxwell2D,Maxwell3D,MaxwellSV等）。

MaxwellSV为StudentVersion即学生版，它仅能计算二维场。

在这里我们选择MaxwellSVversion9来完成二维问题的计算。

图2.1工程操作界面

图2.2新建工程界面

2.2选择求解问题的类型

上一步结束后，建立了新工程（或调出了原有的工程），进入执行面板（ExecutiveCommands）如图2.3所示。

面板的左边是一系列的执行菜单，在接下来的求解过程中将顺次执行它们（前面的菜单没有正确执行时后面的菜单为灰色，不能执行）。

第一步，选择求解器（Solver），点击后会出现场类型选项，包括静电场（Electrostatic），稳恒磁场（Magnetostatic）和正弦时变涡流场（EddyCurrent）等。

选择用户要求解的问题类型。

第二步，选择求解区域几何类型（Drawing），包括平行平面场（XYPlane）和轴对称场（RZPlane）。

对于场域模型创建模块（DefineModel），设定模型材料属性模块（SetupMaterials），设定边界条件与激励源模块（SetupBoundaries/Sources），设定执行参数模块（SetupExecutiveParameters），设定求解参数模块（SetupSolutionOptions），求解模块（Solver）与后处理模块（PostProcess）将在下面分别详细说明。

图2.3执行面板（ExecutiveCommands）

2.3创建模型（DefineModel）

点击DefineModel选项，进入模型绘制面板（2DModeler）如图2.4所示。

图2.4：

模型绘制面板（2DModeler）

2.3.1模型绘制命令项介绍

File

创建新文件（New）或调出已有文件（Open）及保存几何模型文件（Save）；导入和导出其他格式文件（Import）；设置打印选项（PrintSetup）；打印（Print）；退出模型绘制界面（Exit）。

实际上，进入该界面后可以直接建立模型，然后在推出时程序将提问是否保存模型，且会自动按工程名赋予模型文件名。

在建模期间若担心信息丢失，可以使用保存命令存盘。

Edit

进行图形编辑，包括选择对象（Select）和取消选择（Deselect）、剪切（Cut）、复制（Copy）和粘贴（Paste）、删除（Clear）；定义对象属性（Attributes）；控制对象的可见性（Visibility）等。

复制功能可以沿坐标轴、线或对称面复制对象。

Reshape

修改物体的形状。

包括对选中的物体进行按比例大小缩放（ScaleSelection）；对定义圆弧的线段数进行重新设置（Edge-NumberofSegments）（在画圆弧时已进行了定义）。

圆弧线段的长度应小于有限元网格相应边界单元的边长，否则会带来较大的计算误差。

因此，应定义较多的圆弧线段数（如对于圆周最好设180段）。

Boolean

不同物体之间的运算，包括合并（Union）、相减（Subtract）（如形成一个圆环可以通过两个圆相减得到）、相交（Intersect）等操作。

Arrange

模型排列，包括移动（Move），旋转（Rotate），镜像（Mirror），同时可以重新定义模型尺度，即变换模型大小。

Object

选择物体模型绘制类型，包括：

直线或折线（Polyline，双击鼠标结束画线）、圆弧（Arc）、由点定义的光滑曲线（Spline）、矩形（Rectangle）、圆（Circle）。

Model

模型绘制参数设置与调整，包括距离测量（Measure）、绘图量纲（DrawingUnits）、绘图板大小定义（DrawingSizes）、画笔捕捉设定（SnaptoMode）、颜色与文字大小默认值设定（Defaults）。

Window

绘图窗口显示与坐标处理等，包括显示缩放（ChangeView-Zoomin,out）、坐标平移或旋转（CoordinateSystem）、绘图界面网格设置（Grid）、填充封闭区域（FillSolids）。

Help提供在线帮助。

2.3.2板面快捷工具功能介绍

工具条

图2.5为快捷工具条的图标，从左到右依次为：

画折线或直线、顺时针弧线、逆时针弧线、光滑曲线、写文字标记、绘制矩形、圆；物体平移、物体旋转、选择物体、取消选择、设置颜色、物体属性（包括显示物体的端点和给物体定位）、测量（包括显示所选两点的坐标与距离，两点连线与水平线的夹角）、放大、缩小、适应（使显示平面与物体大小适应）、坐标平移、坐标旋转。

图2.5：

快捷工具条

绘图区

绘图区是绘制物体的区域。

可以利用Window命令项中的Cascade-Subwindows选项打开多个绘图区窗口。

可以调整这些窗口的位置和布局，也可以对每个窗口进行放大或缩小等操作，而其他窗口中的物体保持不变，此功能可以用来从不同的视角观察绘图区域，例如可以在一个窗口上放大局部区域观察细节，而另一个观察整体。

状态栏

状态栏位于模型绘制面板的底部，显示鼠标所在位置的坐标值，其主要用途是在建模工程中直接输入坐标或几何尺寸，这是建模的一个常用的办法。

因为用鼠标建模不易获得准确坐标数据。

若要在数据栏中输入坐标时，应将鼠标移出绘图区域，否则移动鼠标时会更改数据栏中的数据。

注意数据输入后按Enter健生效。

信息栏

信息栏位于“状态栏”的上面，用来提示应进行的操作或显示鼠标功能。

例如，点击建立矩形区域命令后，信息栏显示：

MOUSELEFT:

Selectfirstcornerpointofrectangle（按鼠标左健选择（确定）矩形的第一个角点），MOUSERIGHT:

Abortcommand（按鼠标右健中断当前命令）。

注意：

按鼠标右健中断命令功能会经常用到。

若在U、V（X、Y）数据栏中输入数据后按Enter健，信息栏显示：

MOUSELEFT:

Selectsecondcornerpointofrectangle（选择矩形的第二个角点），此时在dU、dV数据栏中输入矩形的宽和高按Enter健便可建立矩形。

2.3.3建模的基本操作程序小结

（1）选择Model/DrawingPlane命令，设置模型的绘制平面。

选项中包括XYPlane和RZPlane.

（2）选择Model/DrawingSize重新定义模型区域的大小。

（3）选择Model/DrawingUnits来定义模型所用的单位。

（4）创建模型。

建议通过画直线和圆弧来完成场域边界的建立。

（5）需要的时候，利用Edit,Reshape和Arrange菜单命令修改你所建立的模型。

（6）在建立模型的过程中也可以调用Window菜单命令新建子面板，用于模型细节或其他方面的建模。

（7）保存所建立的模型，退出模型绘制面板。

2.4设定模型材料属性（SetupMaterials）

2.4.1界面介绍

模型材料界面分为4块（如下图所示），左上部为物体（object）和已定义的材料名（Material）列表。

尚未定义的材料名为UNASSIGNED，场域背景（Background）默认设定材料为真空（Vacuum）。

左下部分为Ansoft给定的或用户加入的材料库（Material），右上部分为模型图，右下部分为材料的具体参数。

2.4.2设置材料属性

1．若材料库中存在所需材料，则从物体列表中选中一个物体，然后从材料库中选择所需材料，最后点击“Assign”即可完成该物体的材料属性设定。

2．若材料库中不存在所需材料，则需要先填加新材料到材料库，然后再设定物体的材料属性。

填加新材料到材料库中的步骤如下。

（1）选择Material中的Add

（2）在MaterialProperties下面的文