平行双线的电场仿真修复的

/题目概述内容1.1.1设计目的电磁场与电磁波课程理论抽象、数学计算繁杂.将Maxwell软件引入教学中.通过对典型电磁产品的仿真设计.并模拟电磁场的特性.将理论与实践有效结合.强化学生对电磁场与电磁波的理解和应用.提高教学质量1.1.2设计作用电磁场与电磁波主要介绍电磁场与电磁波的发展历史、基本理论、基本概念、基本方法以及在现实生活中的应用.内容包括电磁场与电磁波理论建立的历史意义、静电场与恒流电场、电磁场的边值问题、静磁场、时变场和麦克斯韦方程组、准静态场、平面电磁波的传播、导行电磁波以及谐振器原理等。全书沿着电磁场与电磁波理论和实践发展的历史脉络.将历史发展的趣味性与理论叙述和推导有机结合.同时介绍了电磁场与电磁波在日常生活、经济社会以及科学研究中的广泛应用。书中的大量例题强调了基本概念并说明分析和解决典型问题的方法；每章末的思考题用于测验学生对本章内容的记忆和理解程度；每章的习题可增强学生对于公式中不同物理量的相互关系的理解.同时也可培养学生应用公式分析和解决问题的能力。1.1.3设计任务及要求平行双线的电场仿真.如图1.1所示.两长直导线相距400mm.导线半径20mm.其材料<material>是铁〔iron.场域中介质是空气〔air<,>。其中：一支导线电势为1000V.另一支导线电势为-500V；求：计算平行双线周围的电场分布.并计算单位长电容。图1.11.2所用Maxwell软件环境介绍1.2.1Maxwell软件环境：AnsoftMaxwell是低频电磁场有限元仿真软件.在工程电磁领域有广泛的应用。它基于麦克斯韦微分方程.采用有限元离散形式.将工程中的电磁场计算转变为庞大的矩阵求解.使用领域遍及电器、机械、石油化工、汽车、冶金、水利水电、航空航天、船舶、电子、核工业、兵器等众多行业.为各领域的科学研究和工程应用作出了巨大的贡献.功能分析2.1电磁场公式分析设导线表面单位长度带电+λ.-λ.则两线间任意点P的场强：E=式〔2.1U=式〔2.2单位长度电容：式〔2.32.2设计指标已知两长直导线相距400mm.导线半径20mm.其材料属性是铁.场域中介质是空气<,>。其中：一支导线电势为1000V.另一支导线电势为-500V。参数设置完成后.利用Maxwell软件.观察在其绘制出的电压变化曲线图、电场强度变化曲线图、电位移密度变化曲线图和能量变化曲线图.分别分析各个图谱中电压V、场强E、电位移密度和能量W的变化趋势。设计与仿真3.1总体设计Project>InsertMaxwell2DDesignFile>Saveas>wds〔工程命名为"wds".见图3.1图3.1选择求解器类型：Maxwell>SolutionType>Electric>Electrostatic见图3.2图3.2创建左导线Draw>Circle左导线起点：〔X,Y,Z=〔0,0,0坐标偏置：〔dX,dY,dY=〔20,20,0.见图3.3图3.3AssignMaterial>铁〔iron.见图3.4图3.4创建右导线Draw>Circle右导线起点：〔X,Y.Z=〔400,0,0坐标偏置：〔dX,dY,dZ=〔20,20,0.见图3.5图3.5AssignMaterial>铁〔iron.见图3.6图3.6创建场域中介质Draw>Rectangle场域起点：〔X,Y,Z=〔400,100,0坐标偏置：〔dX,dY,dZ=〔-400,-100,0.见图3.7图3.7AssignMaterial>空气〔air<,>。见图3.8图3.83.2参数的设置与改变选中左导线Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>1000V见图3.9图3.9选中右导线Maxwell2D>Excitations>Assign>Voltage>-500V见图3.10图3.10设计与仿真4.1参数的设置设置计算参数：Maxwell2D>Parameters>Assign>Matrix>Voltage1,Voltage2见图4.1图4.14.1.2设置自适应计算参数：Maxwell2D>AnalysisSetup>AddSolutionSetup最大迭代次数： Maximumnumberofpasses>10误差要求： PercentError>1%每次迭代加密剖分单元比例： RefinementperPass>30%见图4.2和图4.3图4.2图4.34.2检查并运行Maxwell2D>AnalyzeAll.然后计算机就开始进行计算。见图4.4图4.44.3软件仿真结果.E.D及Energy的分布检查完毕后.Maxwell2D>Fields>Fields,分别选择Voltage,E,D,还有Other>Energy.见图4.5图4.54.3.2双导线中心连线的电场分析绘制双导线中心连线.Draw>Line,以左边导线的中心为起点.右边导线中心为中点绘制中心连线。见图4.6图4.6Maxwell2D>Results>CreateFieldsReport>RectangularPlot,Geometry>Polyine1,再分别选择Voltage,E,D,Energy。图4.7由上面电压变化曲线图4.7可知：从左边导线中心到28mm时候.电压保持在1000V.没有发生改变；从372mm处到400mm之间.电压保持在-500V不变;而在28mm到372mm之间.电压随距离的变化呈线性递减。图4.8图4.9图4.10图4.8.图4.9.图4.10分别为场强.电位移密度.能量变化图。有以上图可以明显的看出：在从左边导线中心到28mm之间.以上三值均为0；从372mm处到400mm之间.以上三值也均为0；而从28mm到372mm之间.三条曲线均保持同一个变化规律：先递减.中间有一段平衡距离.随后递增。4.3.3计算单位长电容Maxwell2D>Fields>Calcalator,Input>Quantity>Energy,Geoemtry>AllOblects,Scalar的积分号.Output>Eval.见图4.11图4.11由图可知.能量为0.00006429J.计算出电容值为C=5.7055pF。五、设计总结和体会通过这次课程设计.使我对电磁场电磁波这门课又重新的认识.其并不仅仅是书本上的死知识.而是与生活紧密相连.就好比一个简单地平行直导线.电压.电位移分布并不仅仅是看上去那么简单。经过这次课程设计后.使我懂得：理论与实际相结合的重要性.只有这样.才能使得我们更好的掌握和运用所学的知识.从而提高学习兴趣。六、参考文献：[1]苏东林.陈爱新.谢树果.电磁场与电磁波.北京：高等教育出版社.2009[2]谢处方.饶克谨.电磁场与电磁波[M].4版.北京：高等教育出版社.2006目录一、题目概述…11.1内容……………………..11.1.1设计目的…………11.1.2设计作用…………11.1.3设计任务及要求…………………11.2所用Maxwell软件环境介绍21.2.1Maxwell软件环境………………..2二、功能分析…22.1电磁场公式分析………………………22.2设计指标…………….…………………3三、设计与仿真….33.1总体设计…………….33.2参数的设置与改变……….……….7四、运行与测试…………………84.1参数设置…………….……………….84.1.1设置计算参数……………………84.1.2设置自适应计算参数……………94.2检查并运行…………104.3软件仿真结果……..…………………11oltag