ansys 三維電場的案例
【CAE案例】海上風電場的三維海底地形形態變化研究
01 研究背景
海上風電場能有效提高能源采集率，推動節能減排，卻需要耗費高額成本去建設和維護。海上風電場樁基不僅需要在高咸度的海水中支撐數十年，還要經受水流的沖擊、泥沙的堆積。而制定合適的樁基維護策略可以有效延長樁基使用壽命，降低維護成本。
所以通過模擬海上風電場的海底形態變化，了解海上風電場海岸水動力和形態動力學，為樁基維護策略提供技術支持十分重要。
02 模型建立
本案例將利用水動力仿真軟件的三維水動力學模塊并設置LES湍流模型耦合SISYPHE泥沙輸運模塊，來構建海岸形態動力模型。
傳統的RANS湍流模型無法有效地描述緊靠單樁的湍流的產生和消散以及整個海上風電場大規模尾跡。為了滿足穩定性標準，計算時間步長必須很小，這限制了RANS模型長期模擬的能力。
因此，本研究擬用大渦模擬LES替代RANS湍流模型，并研究其遠場模擬的性能和精度，進而證明水動力仿真軟件具有預測海上風電場樁基周圍的水流和泥沙輸移的能力。
水動力學模型
首先基于過往的實驗數據對三維水動力+ LES的模型進行了驗證。
設置50米長，4米寬的研究區域。假定床層是平的，固定深度為0.54m。直徑為0.53米的圓柱體放置在入口下游13米處。研究區域的三維網格每層的二維單元共282740個，縱向劃分20層。
網格的俯視圖
模型分別驗證了光滑床層和粗糙床層的情況。設置雷諾數為1.7×，水深入口流速 0.326 m/s。實驗表明，該模型可以較好地模擬單樁實驗的流場。
光滑床層的模擬結果與實驗結果對比
然后將該模型用于愛爾蘭東部海域利物浦灣的遠場模擬，該海域有Burbo Bank、North Hoyle和Rhyl Flats三個海上風電場，分別由25、30和25個單樁風機組成。三維網格水平劃分為323830個三角形單元，縱向劃分15個水平層。
展開 【環境仿真專題第一講】使用TELEMAC-MASCARET研究海上風電場的三維海底地形形態變化
03
模型建立
本案例將利用TELEMAC-MASCARET的TELEMAC 3D 三維水動力學模塊并設置LES湍流模型耦合SISYPHE泥沙輸運模塊，來構建海岸形態動力模型。
傳統
的RANS湍流
模型無法有效地描述緊靠單樁的湍流的產生和消散以及整個海上風電場大規模尾跡。為了滿足穩定性標準，計算時間步長必須很小，這限制了RANS模型長期模擬的能力。
因此，本研究擬用大渦模擬(LES)替代RANS湍流模型，并研究其遠場模擬的性能和精度，進而證明TELEMAC-MASCARET具有預測海上風電場樁基周圍的水流和泥沙輸移的能力。
水動力學模型
首先基于過往的實驗數據對TELEMAC3D +LES的模型進行了驗證。
設置50米長，4米寬的研究區域。假定床層是平的，固定深度為0.54 m。直徑為0.53米的圓柱體放置在入口下游13米處。研究區域的三維網格每層的二維單元共282740個，縱向劃分20層。
網格的俯視圖
模型分別驗證了光滑床層和粗糙床層的情況。設置雷諾數為1.7×105，水深入口流速 0.326 m/s。實驗表明，該模型可以較好地模擬單樁實驗的流場。
光滑床層的模擬結果與實驗結果對比
然后將該模型用于愛爾蘭東部海域利物浦灣的遠場模擬，該海域有Burbo Bank、North Hoyle和Rhyl Flats三個海上風電場，分別由25、30和25個單樁風機組成。三維網格水平劃分為323830個三角形單元，縱向劃分15個水平層。
展開 workbench電場分析（ANSYS專家）
前面的帖子出了問題，重新發一遍。
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ANSYS Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
ANSYS Workbench模塊中對于電場的計算現在只能計算電流傳導場。今天為大家貢獻一個自己制作的二維軸對稱結構的電場計算視頻，為大家提供參考。 模型也比較簡單，初入門的朋友們可以用來學習。希望大家可以提出寶貴的批評意見。(其實本人對于經典模塊較為熟悉，但是由于本人只會APDL不用GUI，導致了無法錄制視頻。所以只能貼一個WB版本的了。)
1 模型：
模型為來自于靜電除塵中裝置中的帶電部分。結構上為內外雙層金屬圓環，內層的環為1000V高電位，外層環為0V地電位。完整的三維模型圖見2樓”三維結構“
由于模型軸對稱，載荷軸對稱，因此可以簡化為二維軸對稱問題的求解。一般三維問題嫩郭建華成二維問題，則瑩盡量簡化。三維計算中由于網格不一定嚴格規整，計算精度也許會降低。
模型是用AutoCAD建立，然后生成面域，輸出為SAT格式的文件。
然后打開workbench，把Electrica模塊拖拽過來，導入之前的sat文件。
在導入workbench中之后進行了簡單的處理。二維軸對稱計算的時候一定要注意，模型對稱軸必須是Y軸，而且模型必須全部在X的正半軸才可以。同時，由于金屬是等電位的，內部沒有電流流過，所以可以不建立實體模型，有外輪廓就可以了。所以最后的二維模型其實就只有空氣了。
見2樓”二維模型“
視頻里我的空氣建立的有些大了，當初隨手畫的。電場計算的時候空氣域一定要建立的足夠大才可以保證電場的精度的，本人一般建立為5-8倍的最大外徑，當然，這個具體的尺寸有興趣的朋友們可以去驗證一下的。
2 材料參數：
添加材料“air”，定義電阻率1e20。
3 網格
圓環的部分，尤其是內層圓環的部分網格要平滑，因為高電位的尖角形狀會造成電場集中。
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Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（一）
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本文是系列文章的第一部分，介紹了OpticStudio中的物理光學傳播（POP）工具，該工具能夠在自由空間中模擬電場的傳播。文中還引入了Beam File Viewer功能，它可用于檢查每個表面上光束的相位和強度。
介紹
物理光學傳播 （POP） 工具是 OpticStudio 中唯一需要動手指導才能獲得正確結果的工具之一。原因在于它采用標量衍射理論在空間中模擬電場的傳播，從而對菲涅耳傳播過程非常敏感。這個過程必須在實現高光束分辨率與捕獲所有空間頻率的寬網格寬度之間取得平衡。因此，用戶每次都必須徹底檢查 POP 運行的設置和結果。
本系列將介紹使用 POP 設置和評估簡單系統的正確方法。在本文中，我們將討論示例系統并研究評估 POP 結果的方法。
物理光學傳播幫助文件
因此，在閱讀這一系列文章之前，請先閱讀OpticStudio提供的資料（幫助手冊）中有關物理光學傳播的內容。
如下圖所示，可以在Help菜單欄中找到"Help System"按鈕，直接搜索“POP”，或者從目錄中選擇“The Analyze Tab \ Laser and Fibers Group \ About Physical Optics Propagation”。
示例鏡頭文件
本文的范例結構如下圖所示：該系統由兩片非球面單透鏡構成。第一片透鏡準直光束，第二片透鏡聚焦光束。其中：兩片透鏡都使用了r4非球面系數來校正球差。
注意：在光束的準直部分有一個小的中央遮擋，系統的波長設置為 1 um。
假設系統光源為光纖提供的高斯光束。
設置系統Aperture Type為Object Space NA，Aperture Value為0.05。
展開 Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（三）
<h2 class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(0, 122, 170);">附件下載</strong></h2><h3 class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(172, 29, 16);">聯系工作人員獲取附件</strong></h3><h2 class="ql-align-justify"><strong style="color: rgb(0, 122, 170);">介紹</strong></h2><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">用物理光學傳播（POP）工具計算光束強度分布時經常會遇到一些問題，比如：取樣不足，光束外圍空白區域不足等等。本文我們將介紹如何解決計算光強分布時可能遇到的問題以及如何查看光束相位和相位有關的問題。</span></p><p class="ql-align-justify"><br></p><p class="ql-align-justify"><span style="color: rgb(63, 63, 63);">這一系列的文章一共有三篇，本文是其中的第三篇。在這三篇文章中，我們將通過一個例子來闡述如何正確使用POP。 三篇文章的內容安排如下：</span></p><p class="ql-align-justify"><a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIxNzE5MDU4Mg==&mid=2650064007&idx=1&sn=14d2d6b2558843c21cec7d4a2e2465aa&scene=21#wechat_redirect
展開 手摸手教你入門ansys maxwell | 銅線電場分布
手摸手，所有截圖教你入門ansys maxwell 有限元分析最簡單案例 - 銅線電場分布。
0、需求說明
使用 ansys maxwell 對電纜線電場進行計算。
電纜尺寸
銅芯半徑為 15mm，絕緣體層為 7mm。以下為電纜線橫截圖
求解操作整體流程
首先使用maxwell 2D設計，并設置solution type為 AC conduction，然后分別進行以下操作即可。
【原創經驗貼】利用ANSYS計算二維軸對稱結構電場
不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
網格：
個人對于網格劃分甚是不熟練，這里就不多說；有一條很重要，就是長強大的地方網格一定要夠細，而且質量要好。
展開 利用ANSYS 命令流計算二維軸對稱電場（個人經驗貼）
不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
網格：
個人對于網格劃分甚是不熟練，這里就不多說；有一條很重要，就是長強大的地方網格一定要夠細，而且質量要好。
展開 【ansys電磁實例-基礎】Workbench 計算二維軸對稱結構電場的視頻
原帖子鏈接見http://forums.caenet.cn/showtopic-538877.aspx
Ansys Zemax | 如何使用物理光學傳播（POP）工具描述空間電場傳播（二）
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本系列文章將介紹如何使用OpticStudio中的物理光學傳播（POP）工具計算電場在自由空間中傳播的狀況。本文主要介紹如何查看光束強度以及與強度有關的問題。
概要
這一系列的文章一共有三篇，本文是其中的第二篇。在這三篇文章中，我們將通過一個例子來闡述如何正確使用POP。 三篇文章的內容安排如下：
第一篇：討論范例系統，介紹如何使用光束查看器（Beam File Viewer）。
第二篇：介紹如何查看光束強度以及與強度有關的問題。
第三篇：介紹如何查看光束相位以及與相位上有關的問題
光束強度數據中可能存在的問題
在本系列第一篇文章中，我們可以使用光束查看器（Beam File Viewer）來查看范例系統中不同面上的光束情況。
這是因為在POP執行過程中，我們設定了儲存光束文件，這樣就我們可以在光束查看器中通過選擇儲存的不同光束文件來查看光束在系統中不同面上的分布情況。
在范例系統中，面1是物面，因此面1上的光束分布顯示了光束剛射進系統時的情況。圖3所示的就是面1上的光束分布情況，它呈現的是最初計算得出的束腰半徑為6.4mm的高斯光束。
但是，我們可以看到面2上的網格的寬度變得非常大（124.2mm），并且光束解析度非常差。透鏡前表面即面4上的光束取樣甚至更差（253.8mm）。放大面4上的光束可以看到強度分布的峰值僅被4個像素表示，光束強度在像素邊界快速的變化，這造成了在X和Y方向上相對于光束傳播有高頻噪點。
解決采樣問題
要解決以上問題，我們可以增加光束起始處的網格寬度。光束從焦點傳播到第一透鏡前表面，會經歷一個傅里葉變換（FFT）。在傅里葉變換中，一個面的解析度會跟另一個面的網格寬度成反比。
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如何在ANSYS中模擬非線性三維隔震支座 ￥299
GAP取值和使用方法詳見《ANSYS結構分析單元與應用》。
5. 算例
算例選擇一混凝土柱，彈性模量33.5Gpa，密度2500kg/m3，泊松比0.2，尺寸2×2×10m。有限元模型如圖2所示。
圖 2 非隔震結構有限元模型
對非隔震結構進行模態分析，得到前三階頻率如圖3所示。
圖 3 非隔震結構前三階頻率
前三階振型如圖4所示。
圖 4 非隔震結構前三階振型
6. 隔震設計
選用GZY1100-220型隔震支座，布置在混凝土柱的底部中心位置。
圖 5 三維隔震結構有限元模型
對三維隔震結構進行模態分析，得到前三階頻率如圖6所示。可以看出，三維隔震結構延長了結構的周期，降低了結構自振頻率，符合隔震的基本原理。
圖 6 三維隔震結構前三階頻率
前三階振型如圖7所示。可以看出，對于非隔震結構，結構振動以梁式振動為主，而隔震結構主要表現為水平平動。
圖 7 三維隔震結構前三階振型
7. 設計驗證
采用理論解和數值解對比驗證隔震設計的正確性。通過對非隔震結構進行模態分析，得到結構的總重為665000kg，根據計算公式，可知三維隔震結構的水平向基頻為0.753 Hz，豎向基頻為 17.629Hz，這與圖6中得到的ANSYS計算結果基本一致，誤差小于2%。驗證了三維隔震有限元模擬的正確性。
圖 8 模態分析結果
圖 9 部分計算過程
收費內容為1中包含的內容。
展開 ANSYS Workbench隨機地層裂隙三維建模
<div contenteditable="false" width="100%">
在ANSYS Workbench內建立三維地層裂隙模型，通過Fluent等工具進行裂隙流模擬是理解復雜地質結構中的流體行為及進行實際應用的重要手段。這里介紹一種在Workbench內建立地層或巖石的隨機裂隙模型方法。
</div><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202409/attachment/f941340d350545eea1d94df929fadf0d.png" style="text-align: center">
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展開 ANSYS三維梯度孔隙結構受壓模擬
ANSYS對三維梯度孔隙結構的力學分析具有重要研究意義。其高精度建模揭示孔隙率梯度分布、幾何特征對彈性模量、強度及斷裂韌性的影響機制，量化應力集中與失效風險，為航空航天、生物醫用等領域的結構優化提供理論支撐與方法創新。本案例介紹在ANSYS內對功能梯度孔隙材料（FGM）的受壓模擬。
梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數化建模完成后將多孔結構梯度模型導出為sat格式文件。
在ANSYS Workbench內選擇與研究相適應的分析系統，并在幾何結構下導入梯度孔隙幾何模型。
對模型劃分網格并在分析設置中添加受壓荷載。
求解并查看計算結果。
展開 ANSYS Workbench三維Voronoi骨架網格結構
ANSYS Workbench內建立三維Voronoi骨架幾何模型可以采用CAD泰森多邊形框架3D插件建模后導入到Workbench內。在插件內設置模型參數后運行即可在AutoCAD內建Voronoi骨架結構3D模型。
在CAD內將Voronoi網格骨架實體模型導出為IGES格式文件，即可導入到ANSYS內，導入后可添加其他部件及對Voronoi模型進行網格劃分 。
對Voronoi模型施加荷載，這里添加位移條件。
模擬Voronoi三維骨架結構的受沖擊破壞情況。
CAD泰森多邊形框架3D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1917702
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