COMSOL44模拟螺线管线圈产生的磁场分布.docx
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COMSOL44模拟螺线管线圈产生的磁场分布
COMSOL4.4螺线管线圈产生的磁场分布
1.模型向导>三维>选择物理场,添加“磁场(mf)”和“电路(cir)”,“求解”中选择“瞬态”,然后“完成”。
2.“几何”里面长度单位设置为所需单位,此处设置为“mm”。
在“几何”菜单中点击“工作平面”,右击“模型开发器”中的“几何1”>“工作平面1”>“面几何”,选择“圆”,设置“圆”的参数:
对象类型选为“曲线”,位置选择“中心”,“层”中的“层1”厚度设置为线圈的厚度,如1mm。
3.关闭“工作平面”,点击“几何菜单”中的“拉伸”:
4.设置外界空气:
“几何”菜单中选择“长方体”,设置好参数,在“图像”工作区点击“线框渲染”工具,得到如下图:
5.右击“模型开发器”中的“定义”>“视图1”,选择“隐藏几何实体”,在“隐藏几何实体”编辑区,选择“几何实体层次”中的“边界”,手动选择需要隐藏的边界:
长方体的六个面,则可以得到下图:
6.定义各个域和边界:
定义线圈:
点击“定义”菜单栏中的“显示”,“模型开发器”中的“定义”下面会出现“显示1”,右击并重命名为“线圈”,然后在“显示”工作区将“几何实体层次”选择为“域”,再选择图中看到的圆筒,此时圆筒有四个域,由于圆筒与后来的长方体重合,所以长方体现在变成了“域1”,而圆筒变成了“域2,3,4,5”:
定义线圈边界:
同样的方法在“定义”中得到“显示2”,并重命名为“线圈边界”,在“显示”编辑区的“几何实体层次”中选择“边界”,并在图形中选择圆筒的各个边界,此时圆筒中的四个域中接触面也算一个边界。
本例中可以在“显示”编辑区点击“粘贴选择”按钮,输入“7-14,16-19,21-14”,点击“确认”。
定义空气:
同样的方法,选择“域1”位空气,就是刚刚建立的长方体,此时空气的边界已被隐藏,所以此处看不见长方体。
7.设置“磁场(mf)”:
设置“多匝线圈1”:
右击“模型开发器”中的“磁场(mf)”,选择“多匝线圈”,在“多匝线圈”编辑区的“域选择”栏选择刚刚定义的“线圈”,“线圈类型”栏选择“数值”,“多匝线圈”栏中的“匝数”N设置为所需数字,如100,“线圈激励”中选择“电路(电流)”。
右击“模型开发器”中的“多匝线圈1”,选择“自动计算电流1”,再右击“自动计算电流1”,选择“输入”,在“输入”编辑区选择边界选择15,把这个面当作多匝线圈电流的输入面。
然后右击“自动计算电流1”,选择“电绝缘”,在“电绝缘”编辑区的边界选择中选择圆筒的外边界,如边界15这样四个域的接触边界不能选择,因为电流在线圈流过,不能被绝缘,该例子中点击“粘贴选择”,输入“7-14,16-19,21-24”,确认即可。
设置“安培定律2”:
右击“磁场”,选择“安培定律”,在“安培定律”编辑区中的“磁场”下面的“本构关系”中,选择“HB曲线”。
最后右击“磁场”,选择“磁标势场度规修复”,编辑区中选择“所有域”。
8.设置“电路(cir)”:
电压源:
右击“模型开发器”中的“电路”,选择“电压源”,再在电压源编辑区设置电压源参数,“设备参数”中的“电压:
Vsrc”中输入所需电压值,此处设为1V。
电阻:
右击“电路(cir)”,选择“电阻”,在编辑区中的“节点连接”中,p设为2,n设为1,“设备参数”中的“电阻R”设为所需参数,此处设置为100欧。
外部IvsU:
右击“电场(cir)”,选择“外部IvsU”,在编辑区中的“节点连接”中将p设置为0,n设置为2,“外部设备”栏的“电势”选择“线圈电压(mf/mtcd1)”.
上面的“节点连接”中设置的参数就是将各个器件连城电路。
9.设置材料:
右击“模型开发器”中的“材料”,选择“增加材料”,在材料中选择“air”,然后点击“增加到组件”,在“材料”编辑区选择“所以域”,并将“材料目录”中的“电导率”设置为10,“相对磁导率”和“相对介电常数”都设置为1。
10.设置网格:
右击“模型开发器”中的“网格1”,选择“自由剖分四面体网格”,然后右击“自由剖分四面体网格1”,选择“尺寸”,在编辑区“单元尺寸”中的“预定义”选择“较细化”,然后点击“构建选定”。
11.设置求解:
在“求解”菜单中,点击“求解步骤”,选择“计算线圈电流”,右击“模型开发器”中的“求解1”下面的“步骤2:
求解线圈电流”,选择“上移”。
右击“模型开发器”中的“求解1”,选择“显示缺省求解器”,展开“求解器配置”>“求解器1”>“瞬态求解器”,右击“瞬态求解器”,选择“全偶合”,编辑区中“线性求解器”选择为“直接”,“方法和终止”栏中的“雅克比修正”选择为“在每次迭代中”,“最大迭代数”设置为25。
12.点击“求解”菜单中“计算”。
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