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不看必后悔!Maxwell场计算中应该打卡的神仙用法

1年前浏览6014



Maxwell中的场计算器-Field Calculator是一个功能强大的工具,可以在仿真模型中进行各种场计算和处理。


PART01    

     
场计算器的主要功能        



01    
矢量和标量场计算  

 

 

 

可以计算电场、磁场、电势、磁势等各种矢量和标量场的数值。用户可以输入各种场参数,例如电荷、电流、介电常数、磁导率等,以及定义各种场边界条件和约束条件,来进行场计算和处理。  

02    
场数据处理和可视化  

 

 

 

可以对仿真模型中的场数据进行各种处理和分析,例如平均、最大、最小值计算、插值、剖面分析、场分布可视化等。用户可以将计算结果和场数据可视化为各种图表和图像,例如3D图像、2D平面图、曲线图等,以便更好地理解和分析仿真结果。

03    
材料建模和参数优化  

 

 

 

可以对仿真模型中的材料参数进行优化和调整,例如介电常数、磁导率、电导率等。用户可以通过反复计算和优化,来得到最优的材料参数和仿真结果。

04    
自定义公式和函数  

 

 

 

可以根据用户需求和特定场模型,自定义各种公式和函数,来进行场计算和处理。用户可以通过编写自己的脚本和代码,来实现各种复杂的场计算和处理功能。


总之,Maxwell中的场计算器是一个功能强大的场计算和处理工具,可以应用于各种电磁场仿真和设计应用中。今天这个视频首先介绍场计算器的界面,然后展示  七个场计算器的常用经典用法。


PART02    

     
场计算器的常用经典用法      

     

   
NO.1      

       
寻找最大值/最小点      

   

有时候我们需找到某个给定区域中的最大/小数值和最大/小值的位置,寻找最大磁通密度值的步骤如下:

读入磁密

Input→Quantity→B

取幅值(也可以取x、y、z分量)

Vector→Mag

要寻找的区域

Input →Geometry→Volume →(体名称)

寻找最大值

Scalar →Max(Value)

或 寻找最大值位置

Scalar →Max(Position)


寻找最小值的步骤与寻找最大值一样,只需将上面的操作中的 Max 换成 Min 即可。




NO.2    

     
计算气隙中的径向磁密    

电机类旋转机械进行电磁设计的时候往往需要格外关注气隙磁密的径向分量。

我们首先需要在气隙中画一条弧线,然后给它起个名字,就叫Line_1吧。然后打开场计算器,进行如下步骤:

添加磁通密度

Input>Quantiy>B

将笛卡尔坐标系变化为柱坐标系

Vector>X   Form>To Cylindrical

取矢量B的径向分量(x,y,z,)→(r,θ,z)

Vector   > Scal? >SlalarX

将表达式定义为新的变量Br

Add>(弹出框中输入)Br


按照上面的步骤定义好之后,就可以在后处理中创建Rectangular Plot来显示路径上的Br了。如果你希望显示其他的矢量的某个分量,按照相同的方法即可,除了可以变换为柱坐标系,也可以定义为球坐标系。


NO.3      

       
计算某个面的平均磁密      

 

添加磁通密度

Input→Quantity→   B

取B的幅值(标量)

Vector   →Mag

定义积分域

Input   →Geometry→ Surface →(面名称)

把MagB进行面积分

Scalar→∫  

添加常数1

Input   →Number →Scalar Value: 1

定义积分域(需和上面一样)

Input →   Geometry → Surface →(面的名称)

积分得到该面的面积

Scalar   →∫

相除得到这个面上的平均值

General→/  

将该数值添加为变量用于后续的优化

Add...(Bavg)

也可以直接查看该数据

Output   > Eval



这个方法可以用来计算平均磁密,也可以用来计算平均场强、平均电流密度等其他矢量/标量的平均值。


NO.4        

         
计算相对磁导率        


当求解模型中有非线性材料的时候,用户需要通过每一个网格的工作相对磁导率,来直观地查看非线性材料的饱和程度。计算x方向的相对磁导率步骤如下:

添加矢量磁密B

Input→Quantity→   B

取幅值(也可以取x、y、z分量)

Vector→Mag

添加矢量磁场强度H

Input   →Quantity →H

取幅值

Vector→Mag  

相除得到磁导率,B_mag/H_mag

General→/  

添加常数真空磁导率

Input   →Constant →Mu0

磁导率/真空磁导率=相对磁导率

General   →/

将该数值保存为场量Mu_1

Add...(Mu_1)  


添加之后可以直接在后处理中显示该量的云图分布。



NO.5      

       
计算流过某个面的电流      

   

当某条电流通路具有分支的时候,或者某个导体中的电流由电磁感应产生而总电流未知的情况下,需要获取该通路上的总电流。Maxwell直接计算出来的场值是电流密度J,所以将J进行面积分就可以得到电流数值了。注意这个积分的面必须是已经建立好的,Model或者Non-Model均可,假设这个面的法向是z向,那么流过这个面的电流计算方法为:

添加电流密度

Input→Quantity→   J

取J的z向分量(垂直于积分面方向)

Vector→Scal?→ScalarZ

定义积分域

Input   →Geometry→ Surface →(面名称)

把Jz进行面积分

Scalar→∫  

将该数值添加为变量用于后续的优化

Add...(I_total)

也可以直接查看该数据

Output   > Eval




NO.6      

       
计算体平均损耗密度      

 


有的时候进行电磁-热耦合时,不需要进行全部数据的映射,只要直接添加一个平均损耗密度即可。计算的方法和平均磁密类似。

添加欧姆损耗密度

Input→Quantity→   OmicLoss

定义积分域

Input   →Geometry→Volume →(体名称)

计算总损耗数值

Scalar→∫  

添加常数1

Input   →Number →Scalar Value: 1

定义积分域(需和上面一样)

Input →   Geometry → Volume →(体名称)

积分得到体积

Scalar   →∫

相除得到这个体平均损耗密度

General→/  

将该数值添加为变量用于后续的优化

Add...(Bavg)

也可以直接查看该数据

Output   > Eval




NO.7      

       
直流传导场中计算某导电通路中的电阻      

   

考虑到电流已知(是激励条件),可以通过功率损耗与电阻和电流关系来计算,公式如下:

其中,

公式编辑器中操作为:

读入电流密度

Input→Quantity→J

重复读入J

Push

读入电导率

Input →Number →Scalar Value: 1e-7(电导率)

相除J/σ

General→/

点乘

Vector→Dot

确定积分域

Input →Geometry→Volume →(体名称)

积分

Scalar →∫

读入激励电流的平方

Input →Number →Scalar Value: 100

相除

General→/

将该数值添加为变量用于后续的优化

Add...(Requ)

也可以直接查看该数据

Output   > Eval

 


参考文献    

   

   
  1. Maxwell Help

  2. 知乎号:Ansys 中国

  3. 网络未知名作者资料:ANSOFT MAXWELL 2D/3D 场计算器


 

来源:搞仿真的晴博
Maxwell非线性旋转机械电场参数优化电机材料
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-07-03
最近编辑:1年前
搞仿真的晴博
博士 一个正在学仿真的老菜鸟
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