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Simwe仿真论坛(forum.simwe.com)，CAE/CAD/CAM/，FEA/FEM/有限元分析论坛---(手机验证注册)»论坛 › ..:: ANSYS专区 › C01：ANSYS--低频软件(Maxwell \PExprt\Rmxprt\Simplorer) › 通直流电线圈产生静磁场中源电流密度值施加的疑问 ...
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[电磁场] 通直流电线圈产生静磁场中源电流密度值施加的疑问

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princelily
发表于 2010-12-28 09:53:18 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 天津
        我目前有个关于电磁场的问题，向做电磁场的朋友们请教。

目的：由块状导体构成非闭合的圆型线圈coil，通过施加直流电，在线圈周围产生静磁场Bo。
我采用的是三维静态磁场棱边单元分析法，Coil用的是soilid117单元，在线圈的所有单元elements上施加源电流密度（Magnetic-Excitation-Curr Density-On Elements），弹出：

目前我不清楚应该在JSX,JSY,JSZ上哪个输入源电流密度值才能正确产生静磁场？我已经试验过单独输入
JSX或JSZ，或一起输入JSX JSZ或三个都输入，静态计算结果差别不大，看过能看到的参考书，对于像
线圈这种模型没有可参照的加载源电流密度的例子。
直流电, 中源

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princelily
 楼主| 发表于 2010-12-28 10:00:00 | 显示全部楼层 来自 天津
Simdroid开发平台
看到书中对于用棱边单元法进行静态分析中对于施加电流密度载荷（JS）有如下提示：
  在某些情况下，源电流密度的幅值和方向都是恒定的，自然满足无散条件，此时就可以用BFE,JS
GUI: Load>apply>magnetic>Excitation>Curr Density>On Elements  施加电流。
  在其他复杂情况下，源电流密度的分布事先是不知道的（比如：两个直杆连接处弯形连接段内的电流弯曲），此时就需要先执行一个“静态电流传导分析”，一旦确定下电流，就可以用LDREAD命令将其读入磁场分析中。
  这个所谓的“静态电流传导分析”是什么？
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princelily
 楼主| 发表于 2010-12-28 10:05:41 | 显示全部楼层 来自 天津
是不是按照我这种圆形线圈，应该改变激活坐标系，由笛卡尔变为圆柱坐标系，然后在施加源电流密度载荷呢？
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hchangduan
发表于 2010-12-28 18:51:14 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
首先：外面应该加空气层
其次:转到柱坐标系，加载x方向电流即可
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princelily
 楼主| 发表于 2010-12-29 10:32:23 | 显示全部楼层 来自 天津
先谢谢楼上的指点。（整个模型我是放在了空气球中的）
我试着首先用workplane>change active CS to>global cylindrical 给线圈全部elements上施加源电流密度(只加载JTX)，然后再改变回global cartesian坐标系，施加磁边界条件，用Solve Electromagnet>static analysis>opt&solv 计算静态磁场，计算后的线圈内感应磁场强度BSUM和矢量图如下图所示：

我曾做过在同样线圈模型的断面上先耦合volt自由度，然后在断面上一Node上施加电流密度，另外一断面上设置volt=0，然后计算瞬态分析或者谐性分析计算交变磁场B1，计算结果线圈上感应磁场强度BSUM节点等视图和矢量图如下：

通过两个实验的比对，感觉我做的静态磁场Bo的结果图是不对的。
我把ansys的命令流代码贴上来，大家帮我看看是不是在静磁场的加载上出现了错误。谢谢大家
/PREP7  
/TITLE,coil25   
wpro,,90.000000,
wpro,,90.000000,
wpro,,90.000000,
CSWPLA,11,1,1,1,
CSYS,11,
*SET,rout , 0.14
*SET,rin , 0.01
K,1 ,rout,0 ,0.22   
K,2 ,rout,30 ,0.22  
K,3 ,rout,60 ,0.22  
K,4 ,rout,90 ,0.22  
K,5 ,rout,120,0.22  
K,6 ,rout,150,0.22  
K,7 ,rout,180,0.22  
K,8 ,rout,210,0.22  
K,9 ,rout,240,0.22  
K,10,rout,270,0.22  
K,11,rout,300,0.22  
K,12,rout,330,0.22  
K,13,rout,359.9,0.22
FLST,3,13,3
FITEM,3,1   
FITEM,3,2   
FITEM,3,3   
FITEM,3,4   
FITEM,3,5   
FITEM,3,6   
FITEM,3,7   
FITEM,3,8   
FITEM,3,9   
FITEM,3,10  
FITEM,3,11  
FITEM,3,12  
FITEM,3,13  
BSPLIN, ,P51X   
WPOFFS,rout,0,0.22  
WPROTA,0,-90,0  
RECTNG,-rin/2,rin/2,-rin/2,rin/2
VDRAG,       1, , , , , ,       1   
WPSTYLE,,,,,,,,0
WPSTYLE,,,,,,,,1
CSYS,0  
WPAVE,0,0,0
CSYS,11
DSYS,0  
CSYS,0  
wpro,,-90.000000,   
wpro,,-90.000000,   
SPH4,0,0,0.03   
SPH4,0,0,0.06   
SPH4,0,0,0.14   
SPH4,0,0,0.20   
ALLSEL,ALL  
ET,1,SOLID117   
KEYOPT,1,1,1
KEYOPT,1,2,0
KEYOPT,1,5,0
KEYOPT,1,1,1
ET,2,SOLID117   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,1,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,1,,1.673e-8
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,2,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,2,,4
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,3,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,3,,25   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,4,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,4,,0
ALLSEL,ALL  
ALLSEL,ALL  
SPH4,0,0,0.5
FLST,2,6,6,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-6  
VOVLAP,P51X
NUMCMP,ALL  
VSEL,S, , ,       1
FLST,5,4,5,ORDE,4   
FITEM,5,1   
FITEM,5,3   
FITEM,5,5   
FITEM,5,-6  
ASEL,S, , ,P51X
ALLSEL,ALL  
ASEL,S, , ,       1
ALLSEL,ALL  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       1, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
FLST,5,4,6,ORDE,2   
FITEM,5,2   
FITEM,5,-5  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       2, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       6
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       4, ,   2,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
ESIZE,0.004,0,  
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
ESIZE,0,0   
SMRT,6  
SMRT,1  
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
FLST,5,5,6,ORDE,2   
FITEM,5,2   
FITEM,5,-6  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
FLST,2,6,6,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-6  
VCLEAR,P51X
ETDEL,1
ETDEL,2
ET,1,SOLID117   
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       1, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       2
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       2, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
FLST,5,3,6,ORDE,2   
FITEM,5,3   
FITEM,5,-5  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       3, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       6
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       4, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
SMRT,OFF
ESIZE,0.004,0,  
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
SMRT,1  
ESIZE,0,0   
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
FLST,5,5,6,ORDE,2   
FITEM,5,2   
FITEM,5,-6  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
VSEL,R, , ,       1
/UI,MESH,OFF
ESLV,R  
FLST,2,2052,2,ORDE,2
FITEM,2,1   
FITEM,2,-2052   
CSYS,1  
FLST,2,2052,2,ORDE,2
FITEM,2,1   
FITEM,2,-2052   
BFE,P51X,JS,1,2.3e7,,, ,
CSYS,0  
ALLSEL,ALL  
FLST,5,4,5,ORDE,4   
FITEM,5,1   
FITEM,5,3   
FITEM,5,5   
FITEM,5,-6  
ASEL,S, , ,P51X
ALLSEL,ALL  
ALLSEL,ALL  
FLST,5,6,5,ORDE,6   
FITEM,5,1   
FITEM,5,3   
FITEM,5,5   
FITEM,5,-6  
FITEM,5,15  
FITEM,5,-16
ASEL,S, , ,P51X
NSLA,S,1
FLST,2,7192,1,ORDE,12   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-924
FITEM,2,2516
FITEM,2,-5040   
FITEM,2,6632
FITEM,2,-8264   
FITEM,2,12825   
FITEM,2,-12828  
FITEM,2,13025   
FITEM,2,-13100  
FITEM,2,31782   
FITEM,2,-33811  
D,P51X,AZ,0
ALLSEL,ALL  
ALLSEL,ALL  
ANTYPE,0
FINISH  
/SOL
MAGSOLV,0,3,0.001, ,25,
VSEL,S, , ,       1
ESLV,S  
FINISH  
/POST1  
ALLSEL,ALL

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hchangduan
发表于 2010-12-30 08:17:40 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
本帖最后由 hchangduan 于 2010-12-30 08:19 编辑

电流那张图呢？
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princelily
 楼主| 发表于 2010-12-30 09:34:03 | 显示全部楼层 来自 天津
我按照楼上朋友指点的：“其次:转到柱坐标系，加载x方向电流即可” 我在向线圈上所有Elements上施加源电流密度JTX前，先把当前的笛卡尔坐标系转换到了柱坐标系，计算静态分析后，线圈内的电流密度矢量图：

感应磁场的分布仍旧不对。
我分析问题的原因可能跟以下因素有关：
1、静态分析下线圈单元只能用单一自由度AZ的SOLID117单元，而瞬态或谐性分析下线圈我采用的是AZ+VOLT的SOLID117单元。
2、我建立的线圈是非闭合的，是通过一个面绕轴心线旋转出来的。
3、如果在施加源电流密度JT前将坐标系转换为柱坐标系，那电流密度应该设置在Y参数上，而不是目前的X参数。因为在柱坐标系下，X代表半径方向,Y代表半径旋转角度，Z代表圆柱纵向高度。
我把我简化了的Ansys代码贴上了，大家运行一下看看：
/PREP7  
/TITLE,coil25   
wpro,,90.000000,
wpro,,90.000000,
wpro,,90.000000,
CSWPLA,11,1,1,1,
CSYS,11,
*SET,rout , 0.14
*SET,rin , 0.01
K,1 ,rout,0 ,0.22   
K,2 ,rout,30 ,0.22  
K,3 ,rout,60 ,0.22  
K,4 ,rout,90 ,0.22  
K,5 ,rout,120,0.22  
K,6 ,rout,150,0.22  
K,7 ,rout,180,0.22  
K,8 ,rout,210,0.22  
K,9 ,rout,240,0.22  
K,10,rout,270,0.22  
K,11,rout,300,0.22  
K,12,rout,330,0.22  
K,13,rout,359.9,0.22
FLST,3,13,3
FITEM,3,1   
FITEM,3,2   
FITEM,3,3   
FITEM,3,4   
FITEM,3,5   
FITEM,3,6   
FITEM,3,7   
FITEM,3,8   
FITEM,3,9   
FITEM,3,10  
FITEM,3,11  
FITEM,3,12  
FITEM,3,13  
BSPLIN, ,P51X   
WPOFFS,rout,0,0.22  
WPROTA,0,-90,0  
RECTNG,-rin/2,rin/2,-rin/2,rin/2
VDRAG,       1, , , , , ,       1   
WPSTYLE,,,,,,,,0
WPSTYLE,,,,,,,,1
CSYS,0  
WPAVE,0,0,0
CSYS,11
DSYS,0  
CSYS,0  
wpro,,-90.000000,   
wpro,,-90.000000,   
ALLSEL,ALL  
ET,1,SOLID117   
KEYOPT,1,1,1
KEYOPT,1,2,0
KEYOPT,1,5,0
KEYOPT,1,1,1
ET,2,SOLID117   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,1,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,1,,1.673e-8
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,2,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,2,,4
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,3,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,3,,25   
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,4,,1.0  
MPTEMP,,,,,,,,  
MPTEMP,1,0  
MPDATA,RSVX,4,,0
ALLSEL,ALL  
ALLSEL,ALL  
SPH4,0,0,0.5
FLST,2,6,6,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-6  
VOVLAP,P51X
NUMCMP,ALL  
ETDEL,1
ETDEL,2
ET,1,SOLID117   
ALLSEL,ALL  
FLST,2,2,6,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-2  
VOVLAP,P51X
NUMCMP,ALL  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       1, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       2
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       4, ,   1,       0   
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
ESIZE,0.005,0,  
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
SMRT,6  
SMRT,1  
ESIZE,0,0   
MSHAPE,1,3D
MSHKEY,0
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       2
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
/UI,MESH,OFF
VSEL,S, , ,       1
ESLV,S  
CSYS,1  
FLST,2,732,2,ORDE,2
FITEM,2,1   
FITEM,2,-732
BFE,P51X,JS,1,2.3e7,,, ,
ALLSEL,ALL  
FLST,5,6,5,ORDE,4   
FITEM,5,1   
FITEM,5,3   
FITEM,5,5   
FITEM,5,-8  
ASEL,S, , ,P51X
NSLA,S,1
FLST,2,5066,1,ORDE,8
FITEM,2,1   
FITEM,2,-740
FITEM,2,1470
FITEM,2,-2944   
FITEM,2,3674
FITEM,2,-4418   
FITEM,2,5512
FITEM,2,-7617   
D,P51X,AZ,0
ALLSEL,ALL  
ANTYPE,0
ALLSEL,ALL  
FINISH  
/SOL
MAGSOLV,0,3,0.001, ,25,
VSEL,S, , ,       1
ESLV,S  
FINISH  
/POST1  
ALLSEL,ALL

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princelily
 楼主| 发表于 2010-12-30 09:47:26 | 显示全部楼层 来自 天津
对于我的第3点怀疑，我试验了把电流密度加载柱坐标系下的Y参数上，结果证实也是错误的。
线圈内的磁流密度矢量图（围绕线圈了，显然不对）

线圈内的电流密度矢量图（垂直线圈平面了，显然也不对）

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wyilvy
发表于 2010-12-30 11:08:05 | 显示全部楼层 来自 LAN
粗略看了下，说以下几点：
1、建议使用命令流，GUI操作的LOG文件读起来不习惯，不清晰；
2、注意VATT,,,,时的单元坐标系的选择，选柱坐标系，然后施加载荷；
3、AZ-VOLT可以静态分析不？可以使用，ET,SOLID117,6或者，ET,SOLID97,6；
4、你的表述很清楚，有条理，值得我学习。
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hchangduan
发表于 2010-12-30 12:56:40 | 显示全部楼层 来自 湖北武汉
本帖最后由 hchangduan 于 2010-12-30 16:28 编辑


对不起啊 没说清楚

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