手摸手教你入门ansys maxwell | 铜线电场分布

引言

在电磁场分析领域，计算和理解特定部件（如铜线电缆）的电场分布是确保其设计与性能达到预期目标的关键。使用ANSYS Maxwell进行计算提供了精确、高效的解决方案。本文通过一个详细的实例，展示如何运用ANSYS Maxwell 2D团队访问电场分布的完整过程，着重介绍任务流程、标记问题、模型构建、材料防护设置、边界条件定义、激励输入、求解过程、以及最终结果的检查与解读。

系统需求




目标是分析一根电缆线（铜芯直径15mm，绝缘体套层直径7mm）上的电场分布。实验基于ANSYS Maxwell 2D系统实现，预计得到电场强度在不同空间和时间下的特征值。

1. 导入与选择求解类型

首先，通过导入ANSYS Maxwell 2D设计，选择求解类型。如果我们关注交流电场的分布，我们将设定solution type为AC conduction，这强调了通过分析交流电压差来推导电场的关键性。

2. 模型构建与优化


构建模型是关键步骤，涉及到几何标绘、属性定义以及求解域的优化。

几何标绘：制图融入二维圆柱模型指令绘制半径为15mm（铜芯）和22mm（最大圆，包括了7mm的绝缘层）的圆柱图，两圈之间适当分割以清晰标记出绝缘体与铜芯的界限。

颜色编码：通过调整编号与颜色，每个部分都便于后续的识别与操作。


求解域：在模中心构建专门用于求解操作的长方形区域。


3. 材料指定与调整

为了确认模型与其物理对应性，为铜芯指定材料为 ‘copper’，并为绝缘层选用 ’pvc’，而求解域默认材料为空气。

4. 环境定义与解读


接下来，定义边界以及边界条件，明确空间布局的物理属性。

边界划分：为求解区域的边缘设定球面边界（balloon boundary），这是一种常见的蚀刻边界条件设置。

外激励：在绝缘体的外部边界设零电压，而在铜内核心设置激励电压为500V。


5. 求解参数设置


设置求解参数时将频率上调至50 Hz，对于AC电场分布的分析至关重要。


6. 求解与验证

操作至求解阶段，在验证所有参数正确无误后，启动求解程序。确保在没有遗漏的情况下完成初步验证。

7. 结果解析与比较

使用电器与电场均考虑的解压状态，引入启发式方法，检查电压分布及电场结果的连贯性与预期性。

精准分析：

电压分布：在Objects模式下选择所有对象，通过右键点击Field选择Voltage，以实现对电压分布的全局可视化。

电场分布：通过对多个Grid的查看与对比调整可见性参数，进一步分析不同区域的电场特性。

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