用ANSYS為變壓器簡單建模

1、用ANSYS為變壓器簡單建模一、問題描述：把單相變壓器空載時的運行情況作為二維平面模型進行分析，查看磁力線分布、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開ANSYS軟件，保存的文件時都存在安裝時選擇的文件夾下，會存的很亂。可以打開程序時通過程序菜單里ANSYS 12.0后的Mechanical APDL Product Launcher打開程序，這樣打開后，可以從下面的Working Directory中指定本次建模想要存的文件夾，在Job Name中可以直接定義工作名，之后單擊下面的RUN按鈕即可。1. 創(chuàng)建物理環(huán)境1) 過濾圖形界面：從主菜單中選擇Main

2、 Menu>Preferences,彈出“Preference for GUI Filtering"對話框，選中"Magnetic-Nodal"來對后面的分析進行菜單及相應(yīng)的圖形界面過濾。2) 定義工作標題：從菜單中選擇File>Change Title, 在彈出的對話框中輸入"2-D Transformer Static Analysis",單擊OK.3) 指定工作名：從菜單中選擇File>Change Jobname, 彈出一個對話框，在"Enter new Name" 后面輸入"transf

3、ormer", 單擊OK.4) 定義單元類型和選項：從主菜單中選擇Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete, 彈出"Element Types"單元類型對話框，點擊Add按鈕，彈出"Library of Element Types" 單元類型庫對話框，在對話框左面滾動欄中選擇"Magnetic Vector", 在右邊的滾動欄中選擇“Quad 4nod13", 單擊OK, 定義了"Plane13"單元，采用該單元的默

4、認設(shè)置即可，最后單擊"Element Types" 對話框上的Close按鈕，關(guān)閉該對話框。5) 定義材料屬性：從主菜單中選擇Main Menu>Preprocessor>Material Props> Material Models, 彈出"Define Material Model Behavior"對話框，在右邊的欄中依次單擊"Electromagnetics>Relative Permeability>Constant", 又彈出"Permeability for Material nu

5、mber 1"對話框，在該對話框中“MURX”后面輸入1，單擊OK.（一號材料是空氣，MURX應(yīng)該是相對導磁率的意思）6) 復制材料屬性：在"Define Material Model Behavior"菜單中單擊Edit>Copy, 彈出"Copy Material Model" 對話框，在from Material number欄后面下拉式選擇材料號為"1", 在to Material number后面輸入"2", 這樣就把1號材料的屬性復制給了2號材料，點擊OK。此時"Define

6、Material Model Behavior"對話框的左側(cè)就多了一個Material Model Number 2, 單擊它>permeability(Constant), 在彈出的對話框中將MURX后面的值改為2000. （二號材料為變壓器鐵芯，它的相對導磁率取2000或3000都可以）7) 復制材料屬性：（步驟與6相同，此次MURX改為1，材料3為導線線圈，雖然它的相對導磁率和空氣相同，但還是分開定義，這樣在后面按材料顯示模型時比較清晰）8) 最后點擊Material>Exit結(jié)束。9) 查看材料列表：List>Properties>All Materi

7、als, 彈出"MPLIST Command"信息窗口，信息窗口列出了所有已經(jīng)定義的材料以及其屬性，確認無誤后，單擊信息窗口File>Close,關(guān)閉窗口。2. 建立模型；賦予特性，劃分網(wǎng)絡(luò)1) 建立平面幾何模型：我采用的是直接通過坐標畫矩形面的方法建立幾何模型，只要給出每個矩形塊四角的坐標即可畫出簡易的變壓器模型。從主菜單中選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Create> Area>Rectangle>By Dimensions, 彈出"Create Rectangle by Dimen

8、sion"對話框，在"x-coordinates"后輸入"2" "4", 在"y-coordinates"后輸入"5","11". 點擊Apply，表示線圈的左側(cè)的矩形就出現(xiàn)在界面中了.（模型采用把一個線圈表示成鐵芯兩側(cè)的兩個電流密度源的方式簡化）重復上述步驟，按照坐標圖中的所表示的，畫出七個矩形。（兩個表示線圈，四個搭成一個表示鐵芯的回路，還有一個是把六個矩形全包含在內(nèi)的，相當于邊界，坐標可是給成x-coordinates:0,20; y-coordinates:

9、0,16.輸入完最后一個矩形的坐標之后點OK，不要再點Apply了)，幾何模型畫好后如下圖所示：布爾運算：從主菜單中選擇Main Menu>Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans> Overlap>Areas, 彈出"Overlap Areas"拾取框，單擊"Pick All"按鈕，對所有的面進行疊分操作。2） 保存幾何文件：從菜單中選擇File>Save as, 彈出一個"Save Database"對話框，在"Save Database to

10、"下面輸入文件名"transformer_geom.db", 單擊OK.3） 給面賦予特性：從主菜單中選擇Main Menu>Preprocessor>Meshing>MeshTool, 彈出"MeshTool"對話框，在"Element Attributes"后面的下拉菜單中選擇"Areas", 點擊"Set",又出現(xiàn)"Area Attributes"面拾取框，點擊"Pick All", 然后單擊OK,彈出"Area

11、 Attributes" 對話框，在"Material number"后面的下拉式選擇欄中選擇“1”，單擊“Apply",再次彈出面拾取框。這樣就給所有的面都賦予了空氣的導磁率，之后再重復此步驟，分別拾取表示鐵芯和線圈的矩形面，并給他們賦予材料2和3的特性，仍舊在最后一次賦予特性時點擊"OK"而不是"Apply",這樣就給所有的面賦予了特性，此時"MeshTool"對話框還在，不要關(guān)閉它，后面劃分網(wǎng)格還要用。4） 按材料屬性顯示面：依次選擇PlotCtrls>Numbering,彈出&qu

12、ot;Plot Numbering Controls"對話框，在"Elem/Attrib numbering"后面的下拉式菜單中選擇"Material numbers", 單擊OK.5） 保存數(shù)據(jù)結(jié)果，單擊工具欄上的SAVE_DB6） 選擇所有實體：Select>Everything7） 制定智能網(wǎng)格劃分的等級：在"MeshTool"對話框的"Smart Size"前面的復選框上打上“”，并將"fine-coarse"工具條拖到4的位置，即設(shè)定網(wǎng)格劃分的等級為4.（這一步似乎也可

13、以不選，采用默認的等級就可以。）8） 智能劃分網(wǎng)格：在"MeshTool"對話框的"Mesh"后面的下拉式選擇欄中選擇"Areas",在"Shape"后面的要劃分單元形狀選擇三角形"Tri", 其它采用默認值，點擊"Mesh",彈出"Mesh Areas"拾取框，單擊"Pick All", 生成網(wǎng)格，單擊網(wǎng)格劃分工具欄上的"Close".3. 加邊界條件和電流密度1）施加邊界條件：依次選擇Main Menu>S

14、olution>Define Loads>Apply>Magnetic> Boundary>Vector Poten>on Lines, 彈出"Apply A on Lines"拾取框，拾取幾何模型最外邊的四條線，然后點擊OK,彈出Apply A on Lines對話框，在VALUE Vector poten (A) value后面輸入0.之后點擊OK.2） 在表示線圈的矩形面上施加電流密度：依次選擇Main Menu>Solution>Define Loads>Apply>Magnetic>Excitati

15、on>Curr Density>On Elements,彈出一個拾取框，拾取左側(cè)的表示線圈的矩形框，點擊OK,點擊OK后彈出"Apply JS on Areas"對話框，在"VAL3 Curr density value (JSZ)"后輸入1000，點擊Apply,又彈出拾取框。再選擇右側(cè)表示線圈的矩形面，重復上述步驟，賦值-1000，點擊OK.3） 選擇所有實體：Select>Everything4. 求解從主菜單中選擇：Main Menu>Solution>Solve>Electromagnet>Static

16、 Analysis>Opt&Solv,彈出一個對話框，接受默認設(shè)置，點擊OK,開始求解運算，稍等一下會出現(xiàn)"Solution is done"的提示欄，表示求解結(jié)束，點擊Close。5. 查看計算結(jié)果1) 查看磁力線分布：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Contour Plot>2D Flux Lines, 彈出對話框，單擊OK，出現(xiàn)磁力線分布圖。2) 矢量顯示磁流密度：Main Menu>General Postproc>Plot Results>Vector Plot>Predefined, 彈出一個對話框，在Item Vector item to be poltted后選擇"Flux&gradient"和"Mag flux dens B"