涡流场问题实例：磁偶极子天线的近区场计算

1、电磁场与电磁波实验报告实验四班级：通信2班姓名：闫振宇学号：1306030222日期： 实验4涡流场问题实例：磁偶极子天线的近区场计算实验目的和任务学习软件Ansoftmaxwell软件的使用方法；通过软件的学习掌握运用AnsoftMaxwell进行边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻计算的流程；理解并掌握辐射边界的使用。实验内容1）磁偶极子线圈的近区场在边界上的坡印廷矢量及其辐射电阻；2）会用AnsoftMaxwell后处理器和计算器对仿真结果分析；3）恒定磁场力矩计算。实验原理磁偶极子是类比电偶极子而建立的物理模型。具有等值异号的两个点磁荷构成的系统称为磁偶极子。磁偶极子受到力矩的作用会发生转动

2、，只有当力矩为零时，磁偶极子才会处于平衡状态。利用这个道理，可以进行磁场的测量。但由于没有发现单独存在的磁单极子，故我们将一个载有电流的圆形回路作为磁偶极子的模型。利用磁偶极子模型计算给定区域内的涡流场问题。4实验步骤4.1建模（Model）ProjectInsertMaxwell3DDesign选择求解器类型：MaxwellSolutionTypeEddycurrent设置几何尺寸单位：ModelerUnitsSelectUnits:m（meters）4.2创建线圈DrawTorus中心点：（0,0,0）输入线圈的内径：（0.0095,0,0）输入线圈的外径：（0.001,0,0）将材料设置

3、为Copper重命名为：coil4.3创建计算区域RegionDrawSphere中心点：（0,0,0）输入球形计算区域的半径：（0.06,0,0）材料设为vacuum图4-1仿真模型4.4创建激励电流加载面(CreateSection)SelectcoilModelerSurfaceSectionSectionPlane:YZ平面ModelerBooleanSeparateBodies(分离两Section面)Del删除1个截面将剩下的1个截面重命名为“current”4.5设置激励(AssignExcitation)选中线圈截面：currentMaxwell3DExcitationsAss

4、ignCurrentValue:1.414Type:soild4.6设置涡流效应和位移电流存在区域MaxwellExcitationsSetEddyEffects图4-2设置涡流效应和位移电流存在区域4.7设置辐射边界RadiationBoundary将region的半径表示为的函数选中Region下的Createsphere将半径radius改为：lambda/4+0.01(m)添加变量lambda的定义为：cO/frequ这里c0表示真空中的光速添加变量frequ的定义为：1.5GHzProperties:ProjectSl-MaxwelfSDDesignl-ModelerComm：=Ln

5、dN：=jTieValueComm：=LrLdCreaCoordinate.Glob：=JCenFoe.0,0Radiuslambda/4+0.01图4-3设置变量结果图按f键，改为面选择4.8选中Region的外表面MaxwellBoundariesAssignRadiation.4.9设置表面剖分的近似原则选中外表面MaxwellMeshOperationsAssignSurfaceApproximation.Maximumsurfacedeviation：ignoreSetmaximumnormaldeviation(angle)：15degSetaspectratio：104.10创建

6、计算区域的外表面选中Region区域的外表面ModelerSurfaceCreateObjectFromFace将该面重命名为Outside4.11设置计算参数(AssignExecutiveParameter)Maxwell3DParametersAssignMatrix4.12设置自适应计算参数(CreateAnalysisSetup)Maxwell3DAnalysisSetupAddSolutionSetup最大迭代次数：Maximumnumberofpasses:5误差要求：PercentError:10%频率设置：SolverAdaptiveFrequency:1.5GHz5.检查并

7、运行Check&Run6计算结果6.1计算辐射电阻创建平均Poynting矢量的计算表达式Maxwell3DFieldsCalculator.QuantityEQuantityHComplexConj（取H矢量的共轭）Cross（叉乘操作）ComplexReal（取实部）Number0.5*点击Add.NamedexpressionsPPDoneMaxwellFieldsCalculator在NamedExpressions栏中选中PoyntingCopytostack（将pp的计算设置copy到Calculator堆栈中）GeometrySurfaceOutsideNormal（保留pp的法

8、向分量）J积分Eval（查看结果）6.2查看阻抗矩阵MaxwellResultsSolutionData图6-1阻抗矩阵结果图6.3查看辐射边界上的pp矢量图选中Region的外表面MaxwellFieldsFieldsNamedExpression选中pp70523e+001E5829e+0011135e+001564416+001+70546+001斗23606+00137666e+00132972e+00128279e+00123585e+001a21.8891e+0011.4197e+0019.5037e+0004.8099e+0001618e-0010.050.1(meter)HamedExpr75216e+001图6-2辐射边界上的pp矢量图517斗Se+0017.心得体会本次的实验，感觉真的好麻烦，中间遇到很多的困难，