第七章３-Ｄ谐波磁场分析（棱边单元方法）
7.1 用棱边元方法进行谐波分析
3-D谐波磁场分析（棱边元方法）与静态分析的特点基本相同，但前者只支持线性材料特性分析。电阻和相对磁导率可以是正交各向异性，也可以与温度相关。谐波分析仍使用SOLID117单元。
详见《ANSYS单元手册》和《ANSYS理论手册》。
7.1.1 物理模型区域的设置和特性
ANSYS程序提供了几个选择用于处理3-D磁场分析中的不同的终端条件，以下图
示导体的不同的终端条件：
DOFs: AZ, VOLT 材料特性：mr(MURX), r(RSVX) 特殊特性：耦合VOLT自由度，给单个节点加总电流(F,,amps)。 注：带有净电流的短路条件，净电流不受环境影响。 DOFs: AZ, VOLT 材料特性：mr(MURX), r(RSVX) 开路导体 注：对对称性结构，令一面的VOLT=0，再耦合另一面的节点。对3-D结构，令一个节点的VOLT=0。 DOFs: AX, AY, AZ 载流绞线圈 材料特性：mR(MURX) 特殊特性：没有涡流，可以加源电流密度, JS。 DOFs: AZ, VOLT 短路导体 材料特性：mr(MURX), r(RSVX) 注：令导体对称面上的VOLT=0。 自由度：AZ 叠层铁芯 材料性质：μr（MURX） 自由度：AZ 空气 材料性质：μr（MURX） 载流块导体 第 1 页
运动导体 可用SOLID117单元模拟恒速运动导体的速度效应，关于运动导体（速度效详情，见本章和第2章 应） 7.1.2 速度效应
在交流（AC）激励下，运动导体的某些特殊情况是可以求解电磁场的。速度效应在静态、谐波和瞬态分析中都有效。第2章“二维静态磁场分析”中讨论了运动导体分析的应用情况和限制条件。
对于3D问题，设置单元KEYOPT选项和实常数的过程相似于2D谐波分析。在谐波分析中，所加速度为常数，不作正弦变化（线圈或场激励为正弦变化），且垂直于运动方向的运动体截面应保持常数。
通过设置单元的KEYOPT（2）=1来激活速度效应，带运动导体的3D谐波分析同样需要运动导体区域具有时间积分电势自由度（VOLT），这通过设置单元的KEYOPT（1）=1（AZ和VOLT自由度）来实现。
运动导体分析中能设置的实常数如下表所示：
VELOX，VELOY，VELOZ OMEGAZ 总体笛卡儿坐标系下的X、Y、Z三个方向的速度分量 OMEGAX，OMEGAY，总体笛卡儿坐标系下的X、Y、Z三个方向的角速度分量（单位为HZ），旋转中心由XLOC，YLOC和ZLOC确定 XLOC，YLOC，ZLOC 旋转中心的总体笛卡儿坐标系的坐标值分量 可用谐波分析来仿真静场激励下的运动导体，为了表示静场，需将谐波的频
率设置得很低，通常，谐波频率小于0.0001HZ就能产生准静态解，准静态解的结果是存放在实部里的。如果使用波前法求解，谐波的频率可以低到10-8HZ，而对于迭代解法，过低的频率会导致求解不收敛。
7.2 3-D谐波磁场分析（棱边元方法）的步骤
1.在GUI菜单过滤中选定Magnetic-Edge项 2.定义任务名和题目
命令：/FILNAME和/TITLE
GUI:Utility Menu>File>Change Jobname Utility Menu>File>Change Title 3.进入ANSYS前处理器
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命令：/PREP7
GUI:Main Menu>Preprocessor 4.选择SOLID117单元 命令：ET,,solid117
GUI: Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 5.选择SOLID117单元选项
对导电区用AZ-VOLT自由度，对不导电区用AZ自由度． 命令：KEYOPT
GUI:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete 6.定义材料特性
对涡流区必须说明电阻值RSVX，其它详见“二维静态磁场分析”一章 7.建立模型
对建立几何模型和划分网格的描述，详见“ANSYS建模与分网指南” 8.赋予特性 命令：VATT
GUI: Main menu>Preprocessor>-Attributes-Define 9.划分网格（用Mapped网格） 命令：VMESH
GUI:Main Menu>Preprocessor>-Meshing-Mesh>-Volumes-Mapped 10.进入求解器 命令：/SOLU GUI:Main Menu>Solution
11.给模型边界加磁力线平行和磁力线垂直边界条件 命令：DA
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