讨论和测试：电流散度为零的问题+97、117单元加载电流问题

llkg

97和117单元分析中，如果施加电流密度必须要满足无散的特性。
因为现实中都是散度为零的情况。如果施加的电流密度保证不了无散的特性，那么ansys会不给提示的情况下给出一个可能错误的结果。在版上也看了那个例题：检查div.J!=0的帖子。

那么如果我们就是想要分析一个电流棒产生的磁场的话，就可以建立这样的模型吗？即如附件这样的两个电流棒，通相同方向的电流。那么计算产生的场是否正确呢？
还是说97和117单元分析中，如果用117或者97施加电流密度，那么必须要满足无散的特性呢？
比较迷惑。是散度不为零，就结果错误呢？还是说只是因为现实中没有无散的电流，就不能这样建立呢？无散的电流产生的磁场分布我们也是可以计算出来的，是ansys不能计算正确吗？

[ 本帖最后由 perch88 于 2008-9-5 23:53 编辑 ]

zhuzhouren

导体没有顶住

llkg

我明白你的意思。
但是如贴中所说，如果就是要分析这样一段电流产生的磁场呢？先不管物理世界是否存在。因为这样一段电流，它的场分布我们是可以理论计算出来的。

perch88

这么着，你比较一下2d和3d harmonic分析的结果，看看电流和磁场是否一致。一个导体就行，两个导体也ok

如果结果是接近的，电流和磁场的矢量图也正确，那么怎么证明结果是错的也是个问题

perch88

哪个例题，给个链接吧，谢谢！

原帖由 llkg 于 2008-7-30 14:27 发表
97和117单元分析中，如果施加电流密度必须要满足无散的特性。
因为现实中都是散度为零的情况。如果施加的电流密度保证不了无散的特性，那么ansys会不给提示的情况下给出一个可能错误的结果。在版上也看了那个例题： ...

llkg

to perch88
例子：
http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=775771帖子中
北极熊甲的：1.一起来看一个错误的例子（divJ不=0）：

经修改后正确的结果：
lilulilu 改成BLOCK,-22e-6,22e-6,-15e-6,15e-6,-l,l
cowry 改成BLOCK,-w,w,-h,h,-15e-6,15e-6
我就是看的这个例子。
引用的时候只能引用发帖人吗?比如上面，lilulilu和cowry的回复贴无法单独链接吗？我不会。只好这样写了。

perch88

不好意思，那一段时间很忙没有时间看帖子，当然也没看这个。加上以前用老板本做了没有问题，虽然知道散度不为零也没有引起重视，想当然的觉得ansys是不是有什么好的办法可以bypass这个问题，毕竟结果的电流和场图没有看出来不对。

“北极熊甲的：1.一起来看一个错误的例子（divJ不=0）：”中也说明了5.7以后版本的117单元算出来的结果不对，但该帖子没有说用97单元结果怎样，有兴趣的朋友可以run一下（只是把原来错误的那个题中117改成97就行了），比较两个的结果. 我最近不是经常能用ansys的机器

perch88

对不起大家，拖了这么久，我自己run了一下，结果非常值得研究。

1楼的结果图片是我们在讨论别的问题时，我的代码的结果，用的是97单元。正如2楼所说，导体没有顶住边界——即本话题所讨论的电流散度等于0问题。

对于置顶北极熊甲前版主提出的讨论http://forum.simwe.com/viewthread.php?tid=775771，当时我没有参加。那个话题主要讨论用117的时候，导体两端“必须”与边界重合（也可以说顶着边界），结果也显示这么做是正确的。但是对于同样一段代码，只是把117改成97结果就不对了。

*测试1：用117顶着边界，磁感应强度最大值为0.015784T.
*测试2：用97顶着边界，磁感应强度最大值为0.003187T.差别相当大。
*测试3：用原来在置顶帖子中称为错误的题目，只是把单元从117改成97，0.004529T。考虑到可能铁磁物质部分mesh稀疏（其实整个模型只有128个单元，这种mesh是不够得到满意的结果的），因此进行了如下测试：
*测试4：同测试3，只是把控制网格的LESIZE,ALL,3e-6改成LESIZE,ALL,1e-6，磁感应强度最大值为0.013759T
*测试5：同测试1，网格数同测试4，磁感应强度最大值为0.017868T

扩大边界，降低边界的影响：
*测试7：117，磁感应强度最大值0.018232T  程序见附件，除空气外的B和中心平面路径B图如下

*测试8：97，磁感应强度最大值0.014414T 程序见附件，除空气外的B和中心平面路径B图如下

把磁导率500的材料换成空气：
*测试9：用117，同测试7. 磁感应强度最大值0.001048T
*测试10：用97，同测试8. 磁感应强度最大值0.873e-03T


综上，我的看法：
1. 虽然有散度为0这个条件，还是可以参考97的结果，尤其是有些场直接耦合需要节点数对应。（说是可以读入数据，可是有时候读了以后，跟别的冲突，还在测试中）。对于本题来说，97因为外面包了空气，所以所有的结果都比117的结果小，这很正常。原因是117那种做法根本没有考虑端部效应，结果应该和2d的一样。
2. 尽量用117，用时必须导体顶住边界。不顶不对。
3. 如果不得已用97的话，导体不能顶住边界。顶住不对。

[ 本帖最后由 perch88 于 2008-9-5 15:05 编辑 ]

llkg

多谢perch88的测试
我要好好消化一下

perch88

大家谁有时间可以试试加总电流耦合电压、加电压、耦合124单元的情况
看到有个帖子http://forum.simwe.com/thread-846335-1-1.html说用117耦合124单元计算电感，导体没有顶住空气，我想他应该检查过电流了

[ 本帖最后由 perch88 于 2008-9-12 01:10 编辑 ]

sxydiana

最近在做变压器绕组的受力变形，看到有磁-结构耦合的例子，哪位高手可否发一个命令流至我油箱sxydiana@yahoo.cn,万分感谢！

wxpand2004

谢谢楼主分享啊

mijiu

谢谢个位的分享，最近就在考虑这个问题，赞美perch88分析问题的思路

fangdian

各位好！
    看了上面北极熊甲的例子，感觉很受用，同时也感觉很难啊，我有一个问题，关于熔化极氩气保护焊电弧模拟的问题，模型示意如下：

我建立1/4模型如下：

单元划分与建模为：

施加的边界条件为电压，电流，感觉都是对称的，为何采用solid231后计算的结果不对称？（电流密度和焦耳热）

焦耳热为：

  不知道为何啊？
我的基本思路是：
  将电场计算（solid231单元，采用solid69会计算出错）的电流密度导入磁场计算（solid117单元）,计算结果很不令人满意，请问各位该怎么调呢？
谢谢啊

我的代码如下：

/clear
/prep7
WPSTYLE,,,,,,,,0
LOCAL,11,0,0,0,0,90,0,0,,,  
CSYS,11,
WPAVE,0,0,0
WPCSYS,-1  

/units,mks
/prep7
!SHPP,MODIF,1,210,
pi=4*atan(1)
i=300           !电流
r=0.6e-3!焊丝半径
len_arc=4e-3  !弧长
len_guod=2e-3 !过渡段长度
wide_arc=5e-3 !弧柱宽度
wide_cal=15e-3 !计算宽度
high_nozzle=10e-3 !喷嘴高度
len_nozzle=5e-3!喷嘴长度
tmp_arc=6000!弧柱区初始给定温度
tmp_wu=3000!电极初始给定温度
tmp_yang=6000!阳极初始给定温度

eh_si=4 !焊丝横向分段
eh_arc=4 !弧柱区横向分段
eh_other=4!弧柱区以外横向分段
ez_si1=6!焊丝纵向分段1
ez_si2=2 !焊丝纵向分段2
ez_si3=6!焊丝纵向分段3
ez_si4=20!焊丝纵向分段4


/prep7
MPTEMP,,,,,,,,  !密度kg/m3
MPTEMP,1,273
MPTEMP,2,2500   
MPTEMP,3,5000   
MPTEMP,4,7500   
MPTEMP,5,10000  
MPTEMP,6,12500  
MPTEMP,7,15000  
MPTEMP,8,17500  
MPTEMP,9,20000  
MPDATA,DENS,1,,1.67
MPDATA,DENS,1,,0.2  
MPDATA,DENS,1,,0.1  
MPDATA,DENS,1,,0.07
MPDATA,DENS,1,,0.04
MPDATA,DENS,1,,0.03
MPDATA,DENS,1,,0.02
MPDATA,DENS,1,,0.015
MPDATA,DENS,1,,0.014
MPTEMP,,,,,,,,  !热导率J/m*s*K
MPTEMP,1,273
MPTEMP,2,2500   
MPTEMP,3,5000   
MPTEMP,4,7500   
MPTEMP,5,10000  
MPTEMP,6,12500  
MPTEMP,7,15000  
MPTEMP,8,17500  
MPTEMP,9,20000  
MPDATA,KXX,1,,1e-5
MPDATA,KXX,1,,0.1   
MPDATA,KXX,1,,0.1   
MPDATA,KXX,1,,0.3   
MPDATA,KXX,1,,0.6   
MPDATA,KXX,1,,1.6   
MPDATA,KXX,1,,2.4   
MPDATA,KXX,1,,2
MPDATA,KXX,1,,2.2   

MPTEMP,,,,,,,,  !电阻率 欧姆.m
MPTEMP,1,273
MPTEMP,2,2500   
MPTEMP,3,5000   
MPTEMP,4,7500   
MPTEMP,5,10000  
MPTEMP,6,12500  
MPTEMP,7,15000  
MPTEMP,8,17500  
MPTEMP,9,20000  
MPDATA,RSVX,1,,1000
MPDATA,RSVX,1,,100   
MPDATA,RSVX,1,,1   
MPDATA,RSVX,1,,1.3e-3   
MPDATA,RSVX,1,,3.3e-4   
MPDATA,RSVX,1,,1.6e-4   
MPDATA,RSVX,1,,1.2e-4   
MPDATA,RSVX,1,,9.8e-5
MPDATA,RSVX,1,,8.5e-5
MPTEMP,,,,,,,,  !相对磁导率
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,1,,0.9   
MPTEMP,,,,,,,,  !比热J/kg.K
MPTEMP,1,273
MPTEMP,2,2500   
MPTEMP,3,5000   
MPTEMP,4,7500   
MPTEMP,5,10000  
MPTEMP,6,12500  
MPTEMP,7,15000  
MPTEMP,8,17500  
MPTEMP,9,20000  
MPDATA,c,1,,521
MPDATA,c,1,,521   
MPDATA,c,1,,521   
MPDATA,c,1,,600   
MPDATA,c,1,,1250  
MPDATA,c,1,,6000   
MPDATA,c,1,,10000   
MPDATA,c,1,,4000
MPDATA,c,1,,2500
  
MPTEMP,,,,,,,,  !粘度kg/m.s
MPTEMP,1,273
MPTEMP,2,2500   
MPTEMP,3,5000   
MPTEMP,4,7500   
MPTEMP,5,10000  
MPTEMP,6,12500  
MPTEMP,7,15000  
MPTEMP,8,17500  
MPTEMP,9,20000  
MPDATA,visc,1,,2e-5
MPDATA,visc,1,,7e-5   
MPDATA,visc,1,,1e-4   
MPDATA,visc,1,,2.2e-4   
MPDATA,visc,1,,2.7e-4  
MPDATA,visc,1,,2e-4   
MPDATA,visc,1,,6e-5   
MPDATA,visc,1,,3e-5
MPDATA,visc,1,,2.6e-5  
!钨极材料性能
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,DENS,2,,19300
MPDATA,RSVX,2,,0.0532   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,KXX,2,,180   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,C,2,,130
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,2,,1.26e-6
/prep7
ET,1,SOLID231
!ET,1,SOLID69
ET,2,MESH200
KEYOPT,2,1,7
KEYOPT,2,2,0
k,1,0,0,0
k,2,wide_arc,0,0
k,3,wide_cal,0,0
k,4,wide_cal,len_arc,0
k,5,wide_cal,len_arc+r,0
k,6,wide_cal,len_guod+len_arc,0
k,7,wide_cal,high_nozzle,0
k,8,wide_cal,len_nozzle+high_nozzle,0
k,9,wide_arc,len_nozzle+high_nozzle,0
k,10,r,len_nozzle+high_nozzle,0
k,11,0,len_nozzle+high_nozzle,0
k,12,0,high_nozzle,0
k,13,r,high_nozzle,0
k,14,wide_arc,high_nozzle,0
k,15,0,len_guod+len_arc,0
k,16,r,len_guod+len_arc,0
k,17,wide_arc,len_guod+len_arc,0
k,18,r,len_arc+r,0
k,19,wide_arc,len_arc+r,0
k,20,0,len_arc,0
k,21,wide_arc,len_arc,0
lstr,1,2
lstr,2,3
lstr,3,4
lstr,4,5
lstr,5,6
lstr,6,7
lstr,7,8
lstr,8,9
lstr,9,10   
lstr,10,11  
lstr,11,12
lstr,10,13
lstr,9,14
lstr,12,13
lstr,13,14
lstr,14,7
lstr,12,15
lstr,13,16
lstr,14,17
lstr,15,16
lstr,16,17
lstr,17,6
lstr,15,20
lstr,16,18
lstr,17,19
LARC,18,20,15,r,
lstr,19,21
lstr,18,19
lstr,19,5
lstr,21,4
lstr,20,21
lstr,20,1
lstr,21,2
al,10,11,14,12
al,9,12,15,13
al,8,13,16,7
al,14,17,20,18
al,15,18,21,19
al,16,19,22,6
al,20,23,26,24
al,21,24,28,25
al,22,25,29,5
al,28,26,31,27
al,29,27,30,4
al,31,32,1,33
al,30,33,2,3
!aglue,all   
numcmp,area
APLOT
lesize,8,,,eh_other
lesize,9,,,eh_arc
lesize,10,,,eh_si
lesize,33,,,ez_si4
lesize,23,,,ez_si3
lesize,17,,,ez_si2
mshape,0,2d
mshk,1
aatt,2,,2,,,
asel,s,area,,1
asel,a,area,,4
asel,a,area,,7
amesh,all
aplot
asel,inve
aatt,1,,2,,,
amesh,all
TYPE,  1   
EXTOPT,ESIZE,6,0,  
EXTOPT,ACLEAR,0
EXTOPT,ATTR,0,0,0   
MAT,2   
REAL,_Z4
ESYS,0  
allsel,all
VROTAT,1,4,7,,,,1,11,90,,
allsel,all  
TYPE,   1   
EXTOPT,ESIZE,6,0,  
EXTOPT,ACLEAR,0
EXTOPT,ATTR,0,0,0   
MAT,1   
REAL,_Z4
ESYS,0  
allsel,all  
VROTAT,2,3,5,6,,,1,11,90,,
VROTAT,8,9,10,11,12,13,1,11,90,,
!vglue,all
!numcmp,node
!numcmp,area
!numcmp,line
!numcmp,volu
WPSTYLE,,,,,,,,1
WPCSYS,-1,0
CSYS,0  
WPCSYS,-1,0

/prep7
!加载******************************************
esel,s,mat,,2
nsle,s
cp,1,volt,all
nn=ndnext(0)
f,nn,amps,200
asel,s,area,,16
asel,a,area,,18
asel,a,area,,21
asel,a,area,,22
nsla,s
bf,all,temp,tmp_wu

vsel,s,volu,,10
vsel,a,volu,,12
!vsel,s,loc,x,-1*(len_arc+r),0
!vsel,r,loc,y,0,wide_arc
vplot
nslv,s
bf,all,temp,tmp_arc

!nsel,s,loc,x,-5e-3,0
!nsel,r,loc,y,0,1e-3
!nsel,r,loc,z,-1e-3,0
!bf,all,temp,tmp_arc
asel,s,loc,y,0
asel,a,loc,z,0
da,all,symm
asel,s,loc,x,0
nsla,s
d,all,volt,0
bf,all,temp,tmp_yang
asel,s,area,,24
asel,a,area,,29
nsla,s
bf,all,temp,1000
!asel,s,loc,x,-1*(len_nozzle+high_nozzle)
!asel,a,area,,42
!asel,a,area,,48
!asel,a,area,,55
!asel,a,area,,32
!nsla,s
!bf,all,temp,2000
allsel,all
alls
allsel,all
finish
!分析选项
/COM,  Electric
/solu
ANTYPE,0
solve
/POST1  
SET,LAST
PLVECT,JS, , , ,VECT,ELEM,ON,0

/EXPAND,2,RECT,HALF,,,0.00001   
/REPLOT
!*  
/AUTO,1
/REP,FAST   
/VIEW,1,,-1
/ANG,1  
/REP,FAST   
/VIEW,1,,-1
/ANG,1  
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
/ANG,1,-30,ZS,1
/REP,FAST   
esel,s,mat,,1
nsle,s
nsel,r,loc,y
/VSCALE,1,0.4,1
/REPLOT

!***********************************磁场计算
/prep7
et,1,solid117   
!KEYOPT,1,1,0
!KEYOPT,1,2,0
!KEYOPT,1,5,0
alls
esel,s,mat,,1   
ldread,js,last,,,,,rth  
bfelist,all,js
alls

asel,s,loc,y,(wide_arc+wide_cal)/2,wide_cal
asel,r,loc,z,-1*wide_cal,0-1e-6

!asel,s,area,,31
!asel,a,area,,37
!asel,a,area,,46
!asel,a,area,,53
!asel,a,area,,59
nsla,s
sf,all,inf
asel,s,loc,y,0
asel,a,loc,z,0
da,all,symm
allsel,all
esel,s,mat,,1   
CM,dianhu,ELEM
FMAGBC,'DIANHU'
/SOL
!tunif,2000
eqslv,spar,,0,
MAGSOLV,0,3,0.001, ,25,
FINISH  
/POST1  
INRES,ALL   
!FILE,'file','rmg','.'   
SET,LAST
PLVECT,B, , , ,VECT,ELEM,ON,0  
save

fangdian

请问，我还需要对空气建模吗？

fangdian

附上电流密度的放大图：
  
  还有局部网格划分图

fangdian

我把上面的单元改为solid69，发现有如下错误：
The value of TEMP at node 73 is 1.881464918E+25.  It is greater than   
the current limit of 1.E+25.  This generally indicates rigid body      
motion as a result of an unconstrained model.  Verify that your model   
is properly constrained
  但是把单元改回solid231就没有问题，不知道怎么回事？谢谢啊

刘海涛

进来学习，入门

fangdian

怎么就一直没人讨论问题呢？

eagle1208

(⊙o⊙)牛