ANSYS/EMAG电磁仿真教程:2018科大量子力学期末试题解析

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"该资源是一份2018年中国科学技术大学量子力学期终考试试题的参考解答,重点关注了电磁分析中的终端条件,特别是在ANSYS软件中的应用。文档内容包括电磁场仿真的介绍、二维和三维电磁分析的各个章节,以及耦合场分析的概述。此外,还提供了一个利用轴对称衔铁和平面定子设计的致动器模拟示例。" 详细内容: 在电磁分析中,终端条件是非常关键的一环,它们决定了系统在边界上的行为。例如,"终端短路条件"指的是在导体间的端部是否连接,使得电流可以在这些导体之间自由流动。这个概念在设计电路和电磁设备时至关重要,因为它影响了电流分布和磁场的形成。 在ANSYS电磁分析中,终端条件可以是开放的,也可以是闭合的,比如短路或开路状态。对于二维模型,通常会用到平面和轴对称模型来简化问题,这在处理一些具有对称性的电磁问题时非常有效。例如,一个轴对称模型可以大大减少计算复杂度,同时保持足够的精度。 在实际的电磁仿真过程中,首先要定义物理区域,区分不同的材料,如空气、铁、永磁体等,并且要设定绞线圈和块状导体。然后,为每个物理区域分配相应的材料属性,包括导磁率(可能需要考虑其线性或非线性变化)、电阻率以及磁性材料的特性,如矫顽磁力和剩余磁感应强度。 文档中提到了一个具体的例子,即利用轴对称衔铁和平面定子设计的致动器模拟。这种装置中,衔铁可以旋转,其气隙长度可以变化。完整的模型由两个独立部分组成,即衔铁模块和定子模块。通过这样的模拟,可以研究不同工况下(如稳态、交流、瞬态)的电磁性能,以及特殊驱动方式如阶跃电压或PWM(脉宽调制)对系统影响。 ANSYS/EMAG软件作为一个强大的有限元分析工具,能够模拟各种工业电磁装置,无论这些装置是三维的还是可以通过简化表示为二维模型。它涵盖了从静态分析到谐波和瞬态分析的广泛领域,使得工程师能够预测和优化电磁设备的性能,确保其在真实工作环境中的表现。