1/12通电螺旋管模型计算径向洛仑兹力不循环对称问题

yishi

小弟最近做了一个两个通电螺旋管三维电磁场分析与计算，但是结果并不循环对称，与2维结果的差别很大；为了降低计算规模，采用整个模型的1/12也就是30度来分析模型和分析步骤如下；
1、首先建两个30度的圆柱模型，然后再建一个30度的近场扇形圆和一个远场扇形圆；
2、利用mesh200划分两个切面，并且利用CPCYC命令建立循环边界条件；
3、施加远场边界条件和磁力线平行边界条件，对两个螺旋管施加环向电流密度，然后求解
求解出现的问题：
1、径向磁场和轴向磁场完全循环对称，环向磁场有点不对称；
2、径向洛仑兹力不循环对称，而轴向磁场却完全循环对称，
不知问题出在什么地方，我希望能够将洛仑兹力作为结构分析的载荷，进行结构耦合分析看线圈的变形，如果洛仑兹力计算不正确，则结构分析肯定也不正确，望高手指点；
命令流如下；
/BATCH  
/COM,ANSYS RELEASE  9.0    UP20041104       09:36:42    12/29/2007
/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1   
/GRA,POWER
/GST,ON
/PLO,INFO,3
/GRO,CURL,ON
/CPLANE,1   
/REPLOT,RESIZE  
WPSTYLE,,,,,,,,0
n1=2865                       !初级线圈匝数
x1=0.0858/2                   !初级线圈内半径
x2=0.114/2                    !初级线圈外半径
l1=0.18                       !初级线圈高度
n2=4                          !次级线圈总匝数
x3=0.062                      !次级线圈内半径
x4=0.0803                     !次级线圈外半径
l2=0.18                       !次级线圈总高度
i1=90                        !初级线圈正的最大电流值
i3=50000                     !次级线圈最大电流值
js11=n1*i1/(x2*l1-x1*l1)      !初级线圈电流密度
js2=n2*i3/(x4*l2-x3*l2)       !次级线圈电流密度
/PREP7
CYLIND,x1,x2,-l1/2,l1/2,0,30,                      !初级线圈
CYLIND,x3,x4,-l2/2,l2/2,0,30,                      !次级铠甲
SPHERE,0.2,0,0,30,             !近场
SPHERE,0.3,0,0,30,             !远场
FLST,2,4,6,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-4  
VOVLAP,P51X               !overlap操作
NUMCMP,ALL                !压缩模型数目   
ET,1,SOLID97         !定义线圈单元类型
ET,2,SOLID97         !定义空气单元类型
ET,3,MESH200         !定义mesh200单元（用于划分网格和循环对称边界条件，扇形低边界）
KEYOPT,3,1,6
KEYOPT,3,2,0
CSYS,1               !将当前坐标系激活为全局柱坐标系
MPTEMP,,,,,,,,       !定义初级线圈材料属性
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,1,,1
MPTEMP,,,,,,,,       !定义次级线圈材料属性
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,2,,1
MPTEMP,,,,,,,,       !定义近场材料属性
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,3,,1
MPTEMP,,,,,,,,       !定义远场材料属性
MPTEMP,1,0  
MPDATA,MURX,4,,1
VPLOT   
/VIEW,1,,-1
/ANG,1  
/REP,FAST
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       1             !选择volume1
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       1, ,   1,       0   !分配初级线圈属性
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1   
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       2             !选择volume2
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       2, ,   1,       0   !分配次级线圈属性
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1   
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       4             !选择volume4
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       3, ,   2,       0   !分配近场属性
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1   
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       3             !选择volume4
CM,_Y1,VOLU
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
VATT,       4, ,   2,       0   !分配远场属性
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1   
FLST,5,4,5,ORDE,4               !选择area5，11，17，23，27，29，也就是扇形区域得低边界
FITEM,5,5   
FITEM,5,11  
FITEM,5,15  
FITEM,5,17  
CM,_Y,AREA  
ASEL, , , ,P51X
CM,_Y1,AREA
CMSEL,S,_Y  
CMSEL,S,_Y1
AATT,       1, ,   3,       0,  !将扇形区域的低边界的单元属性设为mesh200，有利于建立循环边界条件
CMSEL,S,_Y  
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
FLST,5,4,5,ORDE,4               !选择area5，11，17，23，27，29，也就是扇形区域得低边界
FITEM,5,5   
FITEM,5,11  
FITEM,5,15  
FITEM,5,17  
ASEL,S, , ,P51X
LSLA,S  
LPLOT   
/PNUM,KP,0  
/PNUM,LINE,1                    !显示line数目
/PNUM,AREA,0
/PNUM,VOLU,0
/PNUM,NODE,0
/PNUM,TABN,0
/PNUM,SVAL,0
/NUMBER,0   
/PNUM,ELEM,0
/REPLOT
FLST,5,4,4,ORDE,4                 ! 设置低边界划分网格的大小
FITEM,5,25  
FITEM,5,-26
FITEM,5,30  
FITEM,5,-31
CM,_Y,LINE  
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y   
LESIZE,_Y1, , ,20, , , , ,1  
FLST,5,2,4,ORDE,2   
FITEM,5,34  
FITEM,5,-35
CM,_Y,LINE  
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y   
LESIZE,_Y1, , ,8, , , , ,1   
FLST,5,1,4,ORDE,1   
FITEM,5,29  
CM,_Y,LINE  
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y   
LESIZE,_Y1, , ,160, , , , ,1
FLST,5,4,4,ORDE,4   
FITEM,5,1   
FITEM,5,8   
FITEM,5,13  
FITEM,5,20  
CM,_Y,LINE  
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y   
LESIZE,_Y1, , ,10, , , , ,1   
FLST,5,4,4,ORDE,4   
FITEM,5,10  
FITEM,5,12  
FITEM,5,22  
FITEM,5,24  
CM,_Y,LINE  
LSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,LINE
CMSEL,,_Y   
LESIZE,_Y1, , ,30, , , , ,1
MSHAPE,0,2D
MSHKEY,1
CM,_Y,AREA  
ASEL, , , ,       5              !划分低维扇形切面
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'   
CMSEL,S,_Y   
AMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2   
CM,_Y,AREA  
ASEL, , , ,      11
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'   
CMSEL,S,_Y   
AMESH,_Y1     
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2   
MSHAPE,1,2D
MSHKEY,0
CM,_Y,AREA  
ASEL, , , ,      15
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'   
CMSEL,S,_Y  
AMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2   
CM,_Y,AREA  
ASEL, , , ,      17
CM,_Y1,AREA
CHKMSH,'AREA'   
CMSEL,S,_Y   
AMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2
ALLSEL,ALL                       !选择全部
VPLOT     
MSHCOPY,AREA,5,6,1,0,30,0,0.0001, ,         !将area5拷贝到area6
MSHCOPY,AREA,11,12,1,0,30,0,0.0001, ,       !将area11拷贝到area12
MSHCOPY,AREA,17,18,1,0,30,0,0.0001, ,       !将area17拷贝到area18
MSHCOPY,AREA,15,16,1,0,30,0,0.0001, ,       !将area15拷贝到area16
ALLSEL,ALL                               !选择全部
VSWEEP,1           !划分磁体1，2，因为这些体的低维切面划分的单元都是8节点6边形
VSWEEP,2
MSHAPE,1,3D  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       3              !划分远场体
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y   
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2  
CM,_Y,VOLU  
VSEL, , , ,       4              !划分近场体
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'   
CMSEL,S,_Y  
VMESH,_Y1   
CMDELE,_Y   
CMDELE,_Y1  
CMDELE,_Y2
ALLSEL,ALL  
EPLOT
ALLSEL,ALL
PHYSICS,WRITE,EMAG, , ,         !写分析物理环境   
LOCAL,11,1,0,0,0, , , ,1,1,     !创建局部柱坐标系11
ESEL,S,MAT,,1,2,1               !选择磁体单元
FLST,2,12980,2,ORDE,2   
FITEM,2,1   
FITEM,2,-12980  
EMODIF,P51X,ESYS,1,            !修改磁体单元为局部柱坐标系11
ALLSEL,ALL  
CSYS,1                          !将当前坐标系激活为全局柱坐标系
NROTAT,ALL                      !旋转节点坐标系到当前全局柱坐标系
CPCYC,ALL,0.0001,1,0,30,0,0     !将低维和高维对应的节点耦合起来，形成循环对称条件
ANTYPE,0
NROPT,AUTO, ,   
STAOPT,DEFA                      !选择求解器sparse
EQSLV,SPAR, ,0,
PRECISION,0
MSAVE,0
PCGOPT,0, ,AUTO, , ,AUTO
PIVCHECK,1
SFA,      14, ,INF            !最外层施加无限远标志area26
ALLSEL,ALL  
NSEL,S,LOC,X,0                !选择对称轴上的所有节点
DSYM,ASYM,X,0,                !施加磁力线平行边界条件
ALLSEL,ALL  
FLST,2,1,6,ORDE,1   
FITEM,2,1   
BFV,P51X,JS,,js11,, ,        !施加初级线圈电流密度
FLST,2,1,6,ORDE,1   
FITEM,2,2   
BFV,P51X,JS,,js2,, ,         !施加次级线圈电流密度
ALLSEL,ALL  
/SOL
/STATUS,SOLU
SOLVE                         !求解
*SET,n11,node(0,0,0)          !定义中心点坐标为n11
*GET,b0,NODE,n11,B,SUM        !提取中心点坐标的磁场强度值，放入b0中
FINISH  


[ 本帖最后由 infrom 于 2008-7-29 10:07 编辑 ]

perch88

1. 应用对称性施加边界条件，去掉CPCYC命令

2. 不成的话，把远场去掉，看看结果有没有改善

yishi

多谢版主给的建议，
首先，我觉得这里运用CPCYC命令应该是可以的，因为我施加CPCYC命令算出的总磁场强度结果与二维算的是一样的，说明这么计算是正确的，但就是转换到结果坐标系以后出现了问题；还有，如何应用对称性施加边界条件我现在还不会，还请版主说明白些；
对于版主提出的第二个建议，去掉远场，我不知道版主是指去掉最外层的远场单元还是去掉远场标志，如果是去掉最外层的远场单元，我觉得对结果是没有影响的，但是，如果去掉远场标志的话，那磁力线可能就有偏差了；
我觉得我这里出现的问题应该是坐标系转换出现了问题，但是具体哪里出了问题，我现在始终没有找出原因。是不是结果的显示坐标系什么地方没有转换过来，请版主帮我检查一下是不是什么节点坐标系还是什么单元坐标系还是什么结果坐标系没有转换过来，反正我现在是被这几个坐标系搞得有点神经过敏了。
   多谢赐教！

perch88

手上没有ansys机器，没办法帮你调试

转换到结果坐标系指的是下面这个？
CSYS,1                          !将当前坐标系激活为全局柱坐标系
NROTAT,ALL                      !旋转节点坐标系到当前全局柱坐标系
这里只旋转了节点

试试把除永磁体以外的单元（看着你的永磁体好像不是cylinder坐标系）也旋转一下

yishi

谢谢楼上的
说明一下，我的不是用永磁铁，而是通电螺旋管线圈，我上面应该只是把两个线圈的所有节点坐标系旋转到全局柱坐标系下，因为我只想显示两个通电线圈的柱坐标系下的结果，但是外面空气单元还是默认的直角坐标系，我把空气单元的所有节点也旋转一下试试看
还有一个问题，我把节点坐标系旋转到全局柱坐标系下后，后处理
/POST1  
RSYS,1
后，显示的结果是不是就是柱坐标系下显示了，对这个问题我现在还不是很确定。
为了最后结果能显示柱坐标系下的结果，我就把节点坐标系的节点给旋转到全局柱坐标系下了，我不知道这样处理是否正确，因为如果不处理的话，好像最后RSYS,1后，结果显示和直角坐标系没有区别，如何正确后处理显示柱坐标系下的结果，我还不是很明白，请各位赐教。
还请版主和各位路过的大虾帮小弟调试调试啊，不胜感激！
谢谢！

perch88

嗯，是应该在solve之后旋转吧
plot一个vector图不就看出来了

yishi

感谢版主和各位大虾关注小弟的帖子，其实我的这个模型计算的结果在直角坐标系下是正确的，但是我希望能够在柱坐标系下显示结果，故我就首先将所有节点旋转到全局柱坐标系下，然后，solve完了以后，通过
RSYS,1                         !将结果旋转到柱坐标系下
ETABLE, ,B,X               !定义单元表
ETABLE, ,B,Y
ETABLE, ,B,Z
ETABLE, ,FMAG,X
ETABLE, ,FMAG,Y
ETABLE, ,FMAG,Z
操作，希望能够在柱坐标系下显示结果，但是显示的结果如下图

                                  图1 径向磁场

                                 图2 轴向磁场

                                图3 径向罗沦磁力

                                图4 轴向罗沦磁力
从显示的结果看，径向罗沦磁力似乎还是直角坐标系下显示的结果，而径向磁场显示的应该是柱坐标系下的结果；

我觉得我这里的问题应该出在如何将结果正确的显示在柱坐标系下的问题，不知道我上面的处理是不是正确，还请各位精通坐标系转换的大虾给小弟指点迷津啊，不胜感激啊！

perch88

看你没回复我的帖子，你可能没明白我的意思

contour图也就这样了，只能看出来结果不对。
vector图能看出x,y方向的场量是否是直角坐标系的结果，

附图是RSYS命令帮助，我觉得后处理里面用RSYS,1命令可以把结果转换为柱坐标系，但从你的叙述来看结果没有区别，要不再plot一下vector图看看？

附件是我做的一个模型，你看看如果结果是你想要的，就看着改
不是的话再说

[ 本帖最后由 perch88 于 2008-7-24 10:51 编辑 ]

yishi

多谢版主和各位大虾的帮助,在你们的提示下,这个问题我已经解决了,谢谢大家!

yishi

多谢版主和各位大虾的帮助,在你们的提示下,这个问题我已经解决了,谢谢大家!

infrom

怎么解决的？

perch88

才有ansys机器用
我刚贴了一个命令流，在8楼，我觉得是用了rsys能好，反正用和不用结果差别明显，应该是转换坐标系的结果

十分钟后有个会，等你的答案

yishi

版主的命令流我看了,解决的办法和你说的一样,就是后处理时用rcyc,1命令然后定义单元表,就出来了,然后我再转回去用rcyc,0来显示结果,差别很大,耦合到结构分析中,显示的结果也是非常对称的,说明计算的方法是正确的,非常感谢版主啊!

admint

不知道 垂直方向的电流可以旋转耦合不的？

HUIHUI1977

perch88 发表于 2008-7-22 00:05
看你没回复我的帖子，你可能没明白我的意思

contour图也就这样了，只能看出来结果不对。

非常有帮助，谢谢！
希望大家都读读这个例子。

lengking87

了解了cpcyc命令的用法