《ANSYSMaxwell+Workbench2021電機多物理場耦合有限元分析從入門到工程實戰》是2022年化學工業出版社出版的書籍，作者是劉慧娟、張振洋、宋騰飛。
基本介紹
- 中文名：ANSYSMaxwell+Workbench2021電機多物理場耦合有限元分析從入門到工程實戰
- 作者：劉慧娟、張振洋、宋騰飛
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2022年
- 頁數：346 頁
- 開本：16 開
- 裝幀：平
- ISBN：9787122411655
- 語種：漢文
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書從基礎操作入手，通過工程套用實例對ANSYS Maxwell 2021電磁場及Workbench 2021多物理場仿真平台的使用方法和技巧做了系統的介紹。全書分為上、下兩篇：上篇為基礎操作篇，主要包括有限元仿真分析的一般流程、ANSYS Maxwell幾何建模的方法、模型通用前處理、求解和後處理的設定方法及技巧；下篇為工程實例專題分析篇，通過具體案例講解2D/3D靜磁場、2D渦流場、2D/3D瞬態電磁場、電路-電磁耦合場、電磁-熱耦合場、電磁-結構-聲耦合場等常見電機電磁場及多物理耦合場仿真的思路、詳細步驟和套用技巧。 本書配備所有工程案例的模型檔案，並專門製作了軟體操作視頻，讀者可掃描書中二維碼獲取相關內容。 本書既可以作為工程技術人員、科研人員等高階讀者靈活使用ANSYS Maxwell軟體的參考資料，也可作為理工科院校相關專業本科生、研究生的教材。
圖書目錄
上篇 基礎操作篇
第1章 有限元分析及ANSYS Maxwell/Workbench 2021 概述 002
1.1 有限元法簡介 002
1.2 有限元法基本思想及求解步驟 002
1.3 有限元分析的發展趨勢及FEA 軟體 003
1.4 ANSYS 簡介 004
1.5 ANSYS Electronics Desktop 2021 平台 005
1.5.1 項目新建及保存 006
1.5.2 Maxwell 基本運行界面 006
1.5.3 項目列表常用操作 007
1.5.4 ANSYS Maxwell 電磁場有限元仿真的一般流程 008
1.6 ANSYS Workbench 2021 平台及模組 009
1.6.1 Workbench 基本運行界面 009
1.6.2 模組區基本操作 009
1.6.3 ANSYS Workbench 多物理場耦合仿真的一般流程 015
第2章 ANSYS Maxwell 幾何建模方法 018
2.1 坐標系簡介 018
2.1.1 相對坐標系的創建 019
2.1.2 表面坐標系的創建 020
2.1.3 實體坐標系的創建 021
2.2 基本模型繪製方法 022
2.2.1 點、線、面、體的繪製 022
2.2.2 螺旋線的繪製 023
2.2.3 參數方程曲線的繪製 024
2.3 幾何操作方法 025
2.3.1 布爾運算 025
2.3.2 等比例放大/縮小和拉伸、掃描 027
2.3.3 位置變換和複製 029
2.3.4 倒角和圓角 030
2.4 UDP 快速建模方法 031
2.5 參數化方法在建模中的運用 035
2.6 外部幾何模型導入方法 035
2.7 RMxprt 一般電機模型快速建模法 036
2.7.1 模型選擇 037
2.7.2 參數設定 037
2.7.3 模型生成 046
2.7.4 RMxprt 自定義槽形 048
第3章 ANSYS Maxwell 2D/3D 通用前處理流程 051
3.1 建立模型 051
3.2 設定求解類型 051
3.3 常見材料設定 053
3.3.1 材料庫簡介. 053
3.3.2 鐵磁材料的添加 053
3.3.3 永磁材料的屬性設定 056
3.3.4 導體材料的屬性設定 060
3.3.5 考慮溫度修正的材料參數化設定 061
3.4 設定運動區域 065
3.4.1 普通旋轉電機運動設定 065
3.4.2 直線電機運動設定 066
3.4.3 多區域運動設定 068
3.4.4 三維模型運動邊界 068
3.5 格線的類型及劃分策略 069
3.5.1 格線劃分默認設定 069
3.5.2 基於表面/內部格線剖分 071
3.5.3 曲線及曲面格線剖分 073
3.5.4 格線克隆 074
3.6 激勵源設定 078
3.6.1 電流激勵 078
3.6.2 電壓激勵 081
3.6.3 外電路激勵 081
3.7 邊界條件設定 082
3.7.1 常見邊界條件分類 082
3.7.2 不同邊界條件的適用範圍 083
3.7.3 各邊界條件的使用方法 084
3.8 自定義監測參數設定 087
3.8.1 電感參數 087
3.8.2 非直接求解模型受力/轉矩參數 087
第4章 求解及後處理 089
4.1 求解參數設定 089
4.1.1 穩態求解器 089
4.1.2 頻域求解器 092
4.1.3 時域求解器 094
4.2 結果後處理 097
4.2.1 查看求解數據 097
4.2.2 生成結果報表 098
4.2.3 繪製場量圖 102
4.2.4 場圖動畫生成及不同參數下結果查看 104
4.2.5 場計算器簡介及基本操作 106
4.2.6 場計算器自定義結果輸出 108
下篇 工程實例專題分析篇
第5章 靜磁場仿真分析 112
5.1 實例描述 112
5.2 二維靜磁場 112
5.2.1 模型創建 112
5.2.2 設定求解域 113
5.2.3 設定激勵 114
5.2.4 邊界條件和力參數設定 115
5.2.5 求解設定 115
5.2.6 求解數據 115
5.3 三維靜磁場 117
5.3.1 模型設定 117
5.3.2 激勵設定 118
5.3.3 設定求解域 119
5.3.4 設定扭矩參數 119
5.3.5 分析和結果 119
第6章 油浸式變壓器不同工況下電磁及Simplorer 場路耦合仿真 121
6.1 實例描述及仿真策略 121
6.2 變壓器電磁場仿真分析 121
6.2.1 模型建立及前處理 121
6.2.2 計算結果查看 125
6.3 基於Simplorer（Twin Builder）的變壓器場路耦合仿真 125
6.3.1 Simplorer 基本運行界面 126
6.3.2 空載工況仿真分析 127
6.3.3 短路工況仿真分析 129
6.3.4 負載工況仿真分析 129
第7章 籠型轉子感應電機快速電磁計算及電磁-溫度場耦合仿真 131
7.1 實例描述及仿真策略 131
7.2 RMxprt 快速建模及電磁性能計算 131
7.2.1 模型選擇及基礎參數設定 131
7.2.2 激勵及求解參數設定 137
7.2.3 電磁計算結果及特性曲線查看 138
7.3 ANSYS Maxwell 2D 有限元模型電磁場仿真分析 144
7.3.1 RMxprt 一鍵導出建模 144
7.3.2 邊界條件、激勵設定、格線劃分等前處理 151
7.3.3 電感及二維斜槽求解設定 156
7.3.4 求解設定及常規結果查看 157
7.3.5 氣隙磁密求取及FFT 分析 162
7.3.6 多模型多工況參數化批量求解方法 165
7.3.7 基於ACT 外掛程式生成效率Map 圖 168
7.4 ANSYS Maxwell 3D 有限元模型電磁場仿真分析 172
7.4.1 RMxprt 一鍵導出建模 172
7.4.2 前處理及求解設定 173
7.4.3 結果輸出及後處理 177
7.5 基於Motor-CAD 的感應電機電磁、熱分析和效率Map 圖計算 179
7.5.1 Motor-CAD 基本界面及介紹 180
7.5.2 電磁性能求解 183
7.5.3 穩態溫升求解 188
7.5.4 瞬態溫升求解 196
7.5.5 效率Map 圖計算 198
7.5.6 路譜圖求解 201
第8章 內置式永磁同步電機電磁-溫度-結構多場耦合仿真 204
8.1 實例描述及仿真策略 204
8.2 RMxprt 快速建模及電磁性能計算 205
8.2.1 模型選擇及基礎參數設定 205
8.2.2 激勵及求解參數設定 208
8.2.3 電磁計算結果及特性曲線查看 208
8.3 ANSYS Maxwell 2D 有限元模型電磁場仿真分析 213
8.3.1 RMxprt 一鍵導出建模 213
8.3.2 基於UDP 的永磁同步電機Maxwell 2D 幾何建模 213
8.3.3 空載工況氣隙磁場及空載感應電勢諧波提取 224
8.3.4 空載齒槽轉矩的計算 228
8.3.5 帶載工況下電磁轉矩、功率計算方法及磁場分析 229
8.3.6 交直軸電流、電感、磁鏈計算 231
8.3.7 基於參數化掃描的電機轉矩-功角特性曲線 233
8.3.8 基於參數化掃描的空載反電勢-轉速特性曲線 236
8.3.9 基於參數化掃描的轉子結構尺寸對電機性能影響分析 238
8.3.10 基於ACT 外掛程式生成效率Map 圖 243
8.3.11 永磁體抗退磁能力模擬計算 246
8.4 ANSYS optiSLang 模組在永磁同步電機最佳化的套用 250
8.4.1 ANSYS optiSLang 模組介紹 250
8.4.2 基於Workbench 平台的Maxwell 參數化模型建立 251
8.4.3 基於optiSLang 和Workbench 平台的電機參數靈敏度分析 255
8.4.4 基於optiSLang 和Workbench 平台的電機多目標最佳化設計 259
8.5 基於Maxwell-Fluent 的永磁同步電機電磁-熱耦合仿真方法 263
8.5.1 電磁-熱耦合仿真模型的建立 263
8.5.2 Maxwell 2D 電磁場損耗求解 264
8.5.3 流體場模型導入和剖分設定 265
8.5.4 氣隙的等效處理及其熱導率的計算 268
8.5.5 定子繞組、漆膜及槽絕緣層熱導率等效、裝配間隙熱阻等效 269
8.5.6 Fluent 3D 仿真計算設定 272
8.5.7 計算結果及後處理 278
8.6 基於Workbench 永磁同步電機振動噪聲特性多物理場耦合仿真 279
8.6.1 電機振動噪聲的產生方式及分類 279
8.6.2 振動和噪聲特性多物理場仿真流程 281
8.6.3 電磁場定子齒部電磁力密求解方法 282
8.6.4 電機結構場模態求解方法 287
8.6.5 電機在多轉速範圍、峰值功率運行時電磁振動特性仿真 294
8.6.6 電機在多轉速範圍、峰值功率運行時電磁噪聲特性仿真 300
第9章 雙邊直線感應電機ANSYS Maxwell 2D/3D 電磁場仿真 306
9.1 實例描述及仿真策略 306
9.2 ANSYS Maxwell 2D 瞬態場有限元仿真分析 307
9.2.1 基本模型繪製 307
9.2.2 特殊邊界條件在模型簡化上的套用 309
9.2.3 材料、格線等前處理 310
9.2.4 定子法向力等自定義監測參數設定 313
9.2.5 常見直線電機曲線生成 313
9.2.6 自定義定子法向力分析 314
9.2.7 氣隙磁場、次級電密的縱向分布提取 314
9.2.8 場處理器自定義場量輸出 315
9.2.9 參數化處理在結構最佳化上的套用 315
9.3 ANSYS Maxwell 2D 渦流場有限元仿真分析 317
9.3.1 激勵設定 317
9.3.2 求解設定 318
9.3.3 求解結果 320
9.4 ANSYS Maxwell 3D 瞬態場有限元仿真分析 322
9.4.1 3D 模型建立 322
9.4.2 定子繞組 328
9.4.3 完整電機模型繪製 330
9.4.4 材料、格線等前處理 332
9.4.5 自定義定子法向力監測參數設定 340
9.4.6 仿真分析設定 340
9.4.7 參數化仿真設定 341
9.4.8 氣隙及次級板電磁場的橫縱向分布提取 341
9.4.9 常見直線電機特性曲線 343
參考文獻 346
