[发明专利]基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法

说明书

本发明公开了基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法，属于仿真分析领域，基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法，包括以下步骤：S1：前处理，包括建立模型、赋予模型材料特性、划分网格、施加边界条件和激励源，分析准备并进行可行性检查，S2：参数设置，在仿真前需要设置收敛步数、仿真步长、容错百分比等参数，设置完毕后设置求解选项并进行仿真，S3：仿真结束后，通过后处理模块查看磁力线与磁感应强度的计算结果。本发明的分析方法更加科学合理，利用Ansys Maxwell建立了密绕螺线管圆筒的电磁场数值仿真模型，并对不同外激励频率下身管内感应磁场进行了仿真分析，得到了不同激励频率下圆筒内部磁场的变化规律。

技术领域

本发明涉及仿真分析领域，更具体地说，涉及基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法。

背景技术

经过多年的发展，等离子体技术已在材料、微电子、化工、受控核聚变、磁流体发电、机械及环保等众多学科领域中得到较广泛地应用，并已初步形成等离子体工业体系。在军事领域，等离子体隐身、通信和探测技、等离子体拦截等技术近年来的发展十分迅速。在火炮方面，国内外对等离子体点火以及火药燃烧产生等离子体已有一些深入的研究。

均匀磁场的磁感应强度直接影响了圆筒中的减压效果，圆筒内部的均匀磁场可通过在圆筒外壁面上添加通电密绕螺线管实现，钢材质的金属圆筒，势必会对外加磁场产生屏蔽作用，而且在交变电流的激励下圆筒表面形成的感应电流也会削弱外激励磁场，从而对膛内等效磁场分布产生较大影响，导致难以判断圆筒内部磁场的变化规律。

为此，提出一种基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供基于Ansys Maxwell 软件电磁感应特性仿真分析方法，它利用Ansys Maxwell建立了密绕螺线管圆筒的电磁场数值仿真模型，并对不同外激励频率下身管内感应磁场进行了仿真分析，得到不同激励频率下圆筒内部磁场的变化规律。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

基于Ansys Maxwell软件电磁感应特性仿真分析方法，包括以下步骤：

S1：前处理：包括建立模型、赋予模型材料特性、划分网格、施加边界条件和激励源，进行可行性检查，在电磁仿真软件Maxwell中构建圆筒模型及密绕线圈模型，研究火炮身管加装线圈后的电磁效应，为提高仿真效率，火炮身管通过金属圆筒进行模拟，圆筒壁外密绕线圈，形成螺线管，在Maxwell 中建立外套密绕螺线管的火炮身管简化模型，模型的外部环状为励磁线圈，内部圆筒为身管等效模型，模型中圆筒长度为600mm，外径及内径分别为40mm、 30mm；对于交变磁场，当磁场中有导磁率较高的金属部件，则在Maxwell软件中采用磁场模块的涡流求解器，选择Magnetic中的Eddy current，坐标采用笛卡尔坐标系，长度单位为mm，由于在自然边界条件下不同物体接触面之间磁场强度H的切向分量和磁感应强度B的法向分量具有连续性，因此设置物体间接触面为自然边界条件，根据诺依曼边界条件特点，磁场强度H与边界面相切，且磁场强度法向分量为0，因此所有边界条件定义为诺依曼边界条件，设置求解区域为空气，并在螺线管模型上的任意部位划分出一个横截面，施加电流激励，添加求解设置，对线圈模型与圆筒模型分别进行网格划分，进行可行性检查；

S2：参数设置：在仿真前需要设置收敛步数、仿真步长、容错百分比等参数，激励源和边界条件设置完毕后设置求解选项，然后分别以0Hz、100Hz、 200Hz、300Hz、500Hz不同激励频率进行仿真，再对其进行求解计算，得到模型的磁感应强度矢量图与磁感应强度分布图；