关于Harmonic分析中的电磁力

wangyuxing32

在ansys的帮助里找到这样一段：
The time average of harmonic fields such as A, E, B, H, J, or V is zero at point r. This is not the case for P, W, or F because they are quadratic functions of B, H, or J. To derive the time dependence of a quadratic function - for the sake of simplicity - we deal only with a Lorentz force, F, which is product of J and B. (This is a cross product; but components are not shown to simplify writing. The space dependence is also omitted.)
where:

Fjb=J(t)B(t) Fjb = Lorentz Force density

The time average of cos2 and sin2 terms is 1/2 whereas that of the sin cos term is zero. Therefore, the time average force is:

Thus, the force can be obtained as the sum of “real” and “imaginary” forces.
（1）这样的话，求取载流导体上的电磁力用Etable 取出实部虚部相加就可以了吗？
（2）洛伦兹力取时间平均后不再是w和t的函数，那么谐波分析后的Lorentz力还是简谐力吗？
（3）我不太理解Fjb作为Lorentz Force density 是什么概念，单位面积（体积）的力吗？
谢谢大家啦

wangyuxing32

The time average of cos2 and sin2 terms is 1/2 whereas that of the sin cos term is zero. Therefore, the time average force is:
Fjb = 1/2（JrBr+JiBi）
Thus, the force can be obtained as the sum of “real” and “imaginary” forces.

robinchj730

个人看法：
1）ansys的帮助文件，应该是3D-harmonic那段里有一段用Etable计算电磁力的命令流，就是这么处理的，这样计算的结果对3D计算以前验证过，是正确的，但是不能沿用到2D的结果；
2）Ansys计算得到的力只是时间平均力，这个值的概念跟用有效值来描述一个电流是一个道理；
3）这个不太好解释，Lorentze force: dF=J*B dV,基本就根据这个公式理解了

wangyuxing32

谢谢您的回复，还有几个问题想跟您请教的，麻烦啦
（1）我在做3D的谐波分析，求取Lorentz 力的时候发现不同工作频率对应的值完全相等，也就是在其他条件一致的前提下，分析频率对Lorentz 力没有影响，这一点用时间平均来解释好像还说的过去。那么请问：如果需要应用这一Lorentz力来做进一步结构分析，直接加载Fjb*cos(wt)可否行得通？
（2）然后在同一组对比分析中（仅工作频率不同），查看了B和H发现竟然也没有变化，难道我在什么地方设置错了？最可能出错的地方能提醒下吗

robinchj730

电磁力的计算以前做过点,不过主要是理论向的,模型比较简单,
1) 电磁力的振动频率是电源频率的2倍,这个你可以做个简单的推导,将两个正弦函数相乘再和差化积看下,如果你要校核强度的话,最好你还是自己把握下该加什么样的力,强度的东西我不太懂,不过以前在校核母线强度的时候,有将力的大小和频率分开校的方法,
2)从理论上将,频率变化对感应涡流区域的磁场应该是有变化的,对空气域应该是没有变化的,这个具体要看你的模型了,我以前也没注意过,呵呵

wangyuxing32

谢谢你的回复，我查了下变压器设计资料，问题（2）理解了，在匝数不变的前提下，改变频率也是能够起到变电压的目的，只不过此时的电压频率又随着输入电压频率变化了。
问题（1）也正是我要解决的难题：50Hz的电压怎么得到在100Hz的谐振频率上的电磁力？ 看到Lorentz力是谐波分析的时间平均，所以想到用这个有效值来乘上cos(wt)来模拟该电磁力，不知可否，有经验的朋友不吝赐教啊。
谢谢大家