使用Maxwell进行低频电磁场仿真

文章目录

使用Maxwell进行低频电磁场仿真
- 0. 一点准备
- 1. 新建项目
- 2. 插入一个Maxwell 2D仿真设计
- 3. 设置画布单位
- 4. 进行仿真建模

0. 一点准备

ANSYS Maxwell是一款低频电磁场仿真模拟软件，如果你是电气工程专业的本科生，试图想对课本上的理论知识进行仿真验证，例如你想看看电场强度，磁场强度，涡流分布，Maxwell是一个不错的选择。

如果你想获取并试用ANSYS Maxwell，建议你搜索一下“吴川斌的博客”，相信你不会失望。

仿真的主要步骤包括：

建模（包括画出仿真对象的几何形状、设置材料或者其他属性）
设置求解边界
设置场的激励源
建立分析设置
进行仿真
分析结果

1. 新建项目

我的操作系统是win10，试用的版本是：ANSYS Electromagnetics Suit Release 19.0.0。软件安装完成后，在桌面上应该会有这样一个图标：

点击图标，启动软件，可以看到这个界面：

默认项目Project1

其中“Project1”是一个默认创建的新项目，可以通过鼠标右键选中这个项目，选择“Rename”更名。当然你可以通过直接选择工具栏中的“New”，或者通过选择 File- >New新建项目。

2. 插入一个Maxwell 2D仿真设计

通过工具栏"Project->Insert Maxwell 2D Design" 新建一个仿真
或者在快捷操作中选中Maxwell->Maxwell 2D插入设计

插入设计后，在Project Manager窗口中可以看到对应设计的树状结构图：

当然这里可通过右键操作，给这个仿真设计重命名。

3. 设置画布单位

在快捷工具栏中找到Units

在下拉框中选择cm，或者dm，观察画布下方的尺子，画布上的相对单位就已经改变了。

4. 进行仿真建模

比如我要模拟的是两个平板电极带电后，板间电场强度，电位大小。
首先设置问题的类型为静电场模型：

那么建模时，我用两个矩形框代表平板电极的横截面，矩形框的大小设置为高20cm，宽0.3cm，两极板间距8cm。通过快捷工具栏中的画矩形框工具，通过输入矩形顶点坐标方式进行建模。

设置给这两个矩形框代表的物体设置材料，右键单击Rectangle 1，这里选择铜（copper）。

也可以选中物体后，在左下角 Properties 窗口中设置物体材料。建议大家将自己建立的模型重新命名为有意义的名字，这里顺手将两个电极板重新命名为leftPlate和rightPlate。

之后设置我们的模型边界，首先画一个区域，覆盖住两个极板。

选中区域的外部四条边，右键添加气球边界
选中leftPlate，右键添加激励（Add Excitations）。这里给左极板添加20V，右极板添加0V。

之后新建一个分析设置，这里先使用默认值：

如果在Message Manager中没有报错信息，则可以在Field Overlays中查看场的云图。在画布区域Ctrl+A，选中我们所画的模型，在Project Manager中右键Field Overlays：

例如电位云图：

例如电场强度矢量图：

最后附上一个视频：https://www.bilibili.com/video/av52014471/ 这个视频没有声音，建议倍速播放。录屏，可能不适合手机观看。

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