Просмотр полученных результатов расчета

По умолчанию на экране располагаются результаты расчета потенциалов в виде эквипотенциалей (линий равного потенциала ). Перечислим возможности программыQfield по расчету величин, характеризующих поле исследуемого объекта:

Values – отображение расчетных величин в точке с заданным

параметрами;

Field View – изображение расчетной картины поля (линий

равного потенциала и силовых линий);

Equities of potential–построитьэквипотенциали;

Vectors of ……… – построить векторы …….;

Color Map of ……. – показать цветовую карту ………..;

X-Y Plot – построение графиков в декартовой системе

координат;

Edit Contours – выбор контура (направления), вдоль которого

будут строиться зависимости (графики);

Change Direction – изменение направления построения графиков;

Zoom In – определение координат точек на графике;

Maximize – растянуть график;

Legend – показать, график какой функции изображен ;

View –изменение функций, отображенных на графике

(построение графиков других расчетных

величин);

Integrals –расчет интегральных величин вдоль контура, заданного подкомандой Edit Contours.

Лабораторная работа № 1

МАШИННЫЙ РАСЧЕТ ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО

ПОЛЯ ДВУХ ЗАРЯЖЕННЫХ ОСЕЙ

1. Цель работы

Ознакомление с возможностями программы расчета электромагнитных полей «Qfield» на примере моделирования электростатических полей двух заряженных осей (тонких проводов).

2. Теоретическая справка

В работе рассматривается электростатическое поле двух заряженных осей с линейными зарядами разных знаков (рис.1) и с линейными зарядами одного знака (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

В данной работе производятся расчеты поля в незамкнутых областях, т.е. границы области не входят в исследуемую модель. Расчетная область должна быть определена (замкнута), для этого вводятся искусственные границы, вдоль которых не задаются граничные условия.

3. Вопросы для коллоквиума

1. Каким образом вводится расчетная модель в машину?

2. Как задаются граничные условия?

3. Как можно повысить точность расчетов в конкретных точках расчетной области?

4. Какие основные величины характеризуют электростатическое поле?

5. Назовите основные этапы расчета электростатического поля методом конечных элементов.

4. Рабочее задание

1. Загрузить программу.

2. Создать новый файл и присвоить ему имя командой File/New.

3. Командой Edit/Problem задать характер исследуемого поля – «электростатическое» (Electrostatics).

4. Командой Edit/Geometry/Options/Length Units задать размерность исследуемой модели (сантиметры), далее командой Edit/Geometry/Zoom/Keyboard размеры рабочего окна (100100).

5. Приступить к построению геометрической модели поля двух заряженных осей при помощи команды Edit/Geometry/Model. Размеры ограниченной области (8080), координаты ее вершин задать командойEdit/Geometry/Model/Add Vertex, нажав клавишу Tab, ввести точные координаты вершин: 1010; 1090; 9010; 9090 и координаты центров заряженных осей: 4050 и 6050. Далее определить границы прямоугольной расчетной области командойEdit/Geometry/Model/Add Edge (значение параметра Arc angle=0), удерживая левую кнопку мыши соединить попарно вершины прямоугольной расчетной области прямыми линиями. Расчетная область определена.

6. Описать построенную модель с помощью меток подкомандами командного файла Edit/Geometry/Label: метка 1 присваивается блоку, описывающему расчетную область командой …/Label Blocks (курсор внутри прямоугольной области), метка 1 присваивается четырем внешним сторонам прямоугольной области командой …/Label Edges, метка 1 присваивается левому линейному заряду (левому тонкому проводу) командой …/Label Vertices, метка 2 присваивается правому линейному заряду (правому тонкому проводу) командой …/Label Vertices.

7. Построить расчетную сетку при помощи подкоманд команды Edit/Geometry/Mesh (разбить модель на расчетные узлы), шаг разбиения выбирается командой Edit/Geometry/Mesh/Set Spacing и равняется 5, сетка строится командой …/Build Mesh.

8. Задать граничные условия и описать параметры сред при помощи подкоманд команды Edit/Data. Численные значения: Block Labels ε_x=1, ε_y=1; Edge Labels U₀=0; Vertex Labels Кл/м,Кл/м.

9. Запустить решение поставленной задачи командой Results/Solve problem.

10. Протокол Рабочего задания должен содержать:

• эквипотенциали (линии равного потенциала ;

• силовую картину поля (линии напряженности электрического поля );

• графики зависимостей ,вдоль оси Х, проходящей через центры заряженных осей.

11. Повторить расчет поля (п. 2-п. 9) для новых численных значений

Кл/м, Кл/м.

12. Повторить расчет поля (п. 2-п. 9) для одноименных и разноименных линейных зарядов в соотношении .^