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用ANSYS为变压器简单建模.doc

上传人:HR专家 文档编号:5959571 上传时间:2019-03-22 格式:DOC 页数:16 大小:1.37MB
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资源描述

1、用 ANSYS 为变压器简单建模一、问题描述:把单相变压器空载时的运行情况作为二维平面模型进行分析,查看磁力线分布、磁流密度等,主要是了解 ANSYS 的使用方法。2、GUI 操作方法由于直接打开 ANSYS 软件,保存的文件时都存在安装时选择的文件夹下,会存的很乱。可以打开程序时通过程序菜单里 ANSYS 12.0 后的 Mechanical APDL Product Launcher 打开程序,这样打开后,可以从下面的 Working Directory 中指定本次建模想要存的文件夹,在 Job Name 中可以直接定义工作名,之后单击下面的 RUN 按钮即可。1.创建物理环境1)过滤图形

2、界面:从主菜单中选择 Main MenuPreferences,弹出“Preference for GUI Filtering“对话框,选中“Magnetic-Nodal“来对后面的分析进行菜单及相应的图形界面过滤。2)定义工作标题:从菜单中选择 FileChange Title, 在弹出的对话框中输入“2-D Transformer Static Analysis“,单击 OK.3)指定工作名:从菜单中选择 FileChange Jobname, 弹出一个对话框,在“Enter new Name“ 后面输入“transformer“, 单击 OK.4)定义单元类型和选项:从主菜单中选择 Ma

3、in MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete, 弹出 “Element Types“单元类型对话框,点击 Add 按钮,弹出“Library of Element Types“ 单元类型库对话框,在对话框左面滚动栏中选择“Magnetic Vector“, 在右边的滚动栏中选择“Quad 4nod13“, 单击 OK, 定义了“Plane13“单元,采用该单元的默认设置即可,最后单击“Element Types“ 对话框上的Close 按钮,关闭该对话框。5)定义材料属性:从主菜单中选择 Main MenuPreprocessorMaterial

4、 Props Material Models, 弹出“Define Material Model Behavior“对话框,在右边的栏中依次单击“ElectromagneticsRelative PermeabilityConstant“, 又弹出“Permeability for Material number 1“对话框,在该对话框中“MURX”后面输入1,单击 OK.(一号材料是空气,MURX 应该是相对导磁率的意思)6)复制材料属性:在“Define Material Model Behavior“菜单中单击 EditCopy, 弹出“Copy Material Model“ 对话框,

5、在 from Material number 栏后面下拉式选择材料号为“1“, 在 to Material number 后面输入“2“, 这样就把 1 号材料的属性复制给了 2 号材料,点击OK。此时“Define Material Model Behavior“对话框的左侧就多了一个 Material Model Number 2, 单击它permeability(Constant), 在弹出的对话框中将 MURX 后面的值改为 2000. (二号材料为变压器铁芯,它的相对导磁率取 2000 或 3000 都可以)7)复制材料属性:(步骤与 6 相同,此次 MURX 改为 1,材料 3 为

6、导线线圈,虽然它的相对导磁率和空气相同,但还是分开定义,这样在后面按材料显示模型时比较清晰)8)最后点击 MaterialExit 结束。9)查看材料列表:ListPropertiesAll Materials, 弹出“MPLIST Command“信息窗口,信息窗口列出了所有已经定义的材料以及其属性,确认无误后,单击信息窗口FileClose,关闭窗口。2.建立模型;赋予特性,划分网络1)建立平面几何模型:我采用的是直接通过坐标画矩形面的方法建立几何模型,只要给出每个矩形块四角的坐标即可画出简易的变压器模型。02 4 61 71 571 851 61 41 21 081 41 21 0862

7、41 151 62 0从主菜单中选择 Main MenuPreprocessorModelingCreate AreaRectangleBy Dimensions, 弹出“Create Rectangle by Dimension“对话框,在“x-coordinates“ 后输入“2“ “4“, 在 “y-coordinates“后输入 “5“,“11“. 点击 Apply,表示线圈的左侧的矩形就出现在界面中了.(模型采用把一个线圈表示成铁芯两侧的两个电流密度源的方式简化)重复上述步骤,按照坐标图中的所表示的,画出七个矩形。 (两个表示线圈,四个搭成一个表示铁芯的回路,还有一个是把六个矩形全包

8、含在内的,相当于边界,坐标可是给成 x-coordinates:0,20; y-coordinates:0,16.输入完最后一个矩形的坐标之后点 OK,不要再点 Apply 了),几何模型画好后如下图所示:布尔运算:从主菜单中选择 Main MenuPreprocessorModelingOperateBooleans OverlapAreas, 弹出“Overlap Areas“拾取框,单击“Pick All“按钮,对所有的面进行叠分操作。2)保存几何文件:从菜单中选择 FileSave as, 弹出一个“Save Database“对话框,在“Save Database to“下面输入文件

9、名“transformer_geom.db“, 单击 OK.3)给面赋予特性:从主菜单中选择 Main MenuPreprocessorMeshingMeshTool, 弹出“MeshTool“对话框,在“Element Attributes“后面的下拉菜单中选择“Areas“, 点击“Set“,又出现“Area Attributes“面拾取框,点击“Pick All“, 然后单击 OK,弹出“Area Attributes“ 对话框,在“Material number“后面的下拉式选择栏中选择“1” ,单击“Apply“,再次弹出面拾取框。这样就给所有的面都赋予了空气的导磁率,之后再重复此步

10、骤,分别拾取表示铁芯和线圈的矩形面,并给他们赋予材料 2 和 3 的特性,仍旧在最后一次赋予特性时点击“OK“ 而不是 “Apply“,这样就给所有的面赋予了特性,此时“MeshTool“ 对话框还在,不要关闭它,后面划分网格还要用。4)按材料属性显示面:依次选择 PlotCtrlsNumbering,弹出“Plot Numbering Controls“对话框,在“Elem/Attrib numbering“后面的下拉式菜单中选择“Material numbers“, 单击 OK.5)保存数据结果,单击工具栏上的 SAVE_DB6)选择所有实体:SelectEverything7)制定智能网

11、格划分的等级:在“MeshTool“对话框的“Smart Size“前面的复选框上打上“” ,并将“fine-coarse“工具条拖到 4 的位置,即设定网格划分的等级为 4.(这一步似乎也可以不选,采用默认的等级就可以。 )8)智能划分网格:在“MeshTool“对话框的“Mesh“后面的下拉式选择栏中选择“Areas“,在“Shape“后面的要划分单元形状选择三角形“Tri“, 其它采用默认值,点击“Mesh“,弹出“Mesh Areas“拾取框,单击 “Pick All“, 生成网格,单击网格划分工具栏上的“Close“.3.加边界条件和电流密度1)施加边界条件:依次选择 Main Me

12、nuSolutionDefine LoadsApplyMagnetic BoundaryVector Potenon Lines, 弹出“Apply A on Lines“拾取框,拾取几何模型最外边的四条线,然后点击 OK,弹出 Apply A on Lines 对话框,在 VALUE Vector poten (A) value 后面输入 0.之后点击OK.2)在表示线圈的矩形面上施加电流密度:依次选择 Main MenuSolutionDefine LoadsApplyMagneticExcitationCurr DensityOn Elements,弹出一个拾取框,拾取左侧的表示线圈的矩

13、形框,点击 OK,点击 OK 后弹出“Apply JS on Areas“对话框,在“VAL3 Curr density value (JSZ)“后输入1000,点击 Apply,又弹出拾取框。再选择右侧表示线圈的矩形面,重复上述步骤,赋值-1000,点击 OK.3)选择所有实体:SelectEverything4.求解从主菜单中选择:Main MenuSolutionSolveElectromagnetStatic AnalysisOpt&Solv,弹出一个对话框,接受默认设置,点击 OK,开始求解运算,稍等一下会出现“Solution is done“的提示栏,表示求解结束,点击 Clos

14、e。5.查看计算结果1)查看磁力线分布:Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour Plot2D Flux Lines, 弹出对话框,单击 OK,出现磁力线分布图。2)矢量显示磁流密度:Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsVector PlotPredefined, 弹出一个对话框,在 Item Vector item to be poltted 后选择“Flux&gradient“和“Mag flux dens B“,单击 OK.3)显示节点的磁流密度:Main MenuGeneral PostprocPlot ResultsContour PlotNodal Solu,弹出一个 “Contour Nodal Solution Data“对话框,单击“Nodal Solution“ “Magnetic Flux Density“和“Magnetic flux density vector sum.“ 后,单击 OK.

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