Методические указания к дисциплине и задания к контрольным работам для студентов заочной формы обучения по специальности 140211 «Электроснабжение» Учебно-методический комплекс (стр. 5 из 11)

Рис.6.3. Форма «создание задачи»

Новая форма со старым заголовком «Создание задачи» позволяет выбрать тип задачи, единицы длины, указать точность расчета, имена файлов, в которых хранится геометрическая модель, и электрические свойства материалов, рис.6.3.

Тип задачи определяется с помощью выпадающего списка. По умолчанию это «Электростатическое поле», поэтому менять тип задачи не следует.

В рассматриваемой задаче можно выделить ось симметрии, которая проходит через середины проводников. Поэтому в разделе Класс модели для рассматриваемой задачи подходит класс Осесимметричная, однако, большая часть задач домашнего задания не относится к этому классу, поэтому здесь выбран класс Плоская.

В поле L_Z для плоско-параллельной задачи указывается длина в направлении оси Z (перпендикулярно плоскости модели). Для плоской задачи она должна быть значительно больше, чем габаритные размеры. По умолчанию осевая длина принимается равной одному метру. В данном случае этого вполне достаточно.

Рис.6.4. Форма «Создание задачи»

В разделе Расчет нужно выбрать подходящую степень точности. Большая точность потребует больше времени для решения. Для рассматриваемой задачи вполне подойдет Обычный расчет.

В разделе Файлы нужно указать имена двух файлов. В окне Геометрия имя файла с описанием геометрической модели. В окне Свойства имя файла с описанием электрических параметров материалов.

Никаких справочников до настоящего времени не создано, поэтому окно Справочник свойств заполнять не нужно.

Нажмите кнопку Далее>, после чего появится новая форма Выбор системы координат (рис.6.5). Форма содержит две группы кнопок: Единицы длины и Система координат. Для рассматриваемой задачи целесообразно принять «сантиметры» и «Декартовы координаты» (рис. 6.5). Щелчок по кнопке Готово означает завершение диалога.

Рис.6.5. Окно выбора единиц измерения линейных координат задачи ELCUT

Окно Выбор системы координат закрывается, одновременно на основной форме появляется окно с «деревом» задачи. По умолчанию оно располагается в левой части главного окна ELCUT (рис. 6.6).

Рис.6.6. Форма с «деревом» задачи и окном для чертежа геометрической модели

Рекомендуется сразу сохранить созданное описание новой задачи. Для этого нужно пройти меню Файл/Сохранить все файлы задачи. ELCUT запишет файл с расширением pbm в выбранное ранее место на диске или другом носителе.

6.2.2.3.3. Создание модели

Создание модели начинается с описания геометрических форм проводников возбуждающих поле и диэлектриков, разделяющих их. Говоря иначе, чертеж, изображенный на рис.6.1, следует перенести в окно формы.

Прежде всего, нужно определить размеры расчетной области. Как известно, распространение электромагнитного поля в свободном пространстве неограниченно. Естественно, что решить задачу для бесконечного пространства численными методами невозможно. Учитывая, что напряженность электрического поля быстро падает с увеличением расстояния от источника, вполне достаточно, чтобы границы решения задачи имели линейные размеры, превышающие размеры источника поля в 3-5 раз. Ограниченное пространство, для которого производится расчет поля, называется расчетной областью. Расчетная область может быть выделена любой геометрической фигурой: квадратом, прямоугольником или окружностью (в зависимости от геометрических форм объектов). Фигура расчетной области строится из отрезков линий, чаще всего прямых. Эти линии принято называть ребрами. Концы ребер называются вершинами.

В соответствии с условиями рассматриваемой задачи расстояние между проводниками составляет 5 см, в качестве расчетной области выбираем квадрат высотой 30 см и шириной 30 см, и границами (-15 см ≤ х ≤ 15 см, -15 ≤ y ≤ 15 см). Теперь нужно подготовить место для построения этого квадрата так, чтобы он занял наибольшую часть окна модели. С этой целью следует провести следующие операции:

1. Убедитесь, что на панели инструментов присутствуют кнопки Крупнее

, Мельче , Показать все . Если этих кнопок нет, то войдите в меню Задача/Геометрическая модель, после чего кнопки появятся.

2. Установите начало координат в центр окна, для чего воспользуйтесь полосами прокрутки справа и снизу окна.

3. Подведите курсор к любому углу окна. В правом нижнем углу будут указаны координаты курсора. Если размеры расчетной области не укладываются в окно с сеткой, или расчетная область слишком мала по сравнению с ним, тогда следует воспользоваться кнопками Крупнее

, Мельче .

Рис.6.7. Окно с координатами курсора

Копка Мельче

позволяет увеличить место для предполагаемого чертежа, т.е. увеличить масштаб. Кнопка Крупнее превратит курсор в лупу. Если теперь подвести лупу к какой-нибудь точке чертежа и щелкнуть левой копкой мыши, то масштаб чертежа уменьшится (фигуры станут крупнее), а упомянутая точка окажется в центре чертежа.

Следует заметить, что клавиши: CTRL+ эквивалентно щелчку в центре окна модели. Клавиши: CTRL- действует в противоположном направлении.

Кнопка Показать всё

позволяет получить окно с максимальным масштабом для ранее принятых единиц длины (рис.6.5).

Для того, чтобы вернуть вид курсора щелкните по кнопке Выделение объектов

.

Площадь окна чертежа можно увеличить за счет изменения размеров боковых окон, в данном случае это electro1, Свойства electro1 и Справка. Для этого нужно подвести курсор к границам окон - на рис.6.8 они указаны стрелками. Как только курсор сменит вид на две параллельные вертикальные полоски:

, щелкните левой кнопкой мыши, и удерживая ее перенесите границу окна в новое положение.

Рис.6.8. Окно с расчетной областью

4. После того как подобрана необходимая площадь чертежа можно перейти к построению расчетной области. Для этого убедитесь, что на панели инструментов в окне выбора линий установлена «Прямая линия (0^о)» , рис.6.9.

Рис.6.9. Окно с типами линий

щелкните по кнопке

Переместите указатель мыши в точку (–15,15), следите за ее координатами в правом нижнем углу окна. Необязательно попасть точно в указанную точку, достаточно щелкнуть мышью поблизости от точки левее и выше ее.

5. Щелкните левой кнопкой мыши и перетащите её в точку (15,15).

6. Проделайте те же операции для построения остальных ребер.

Если вы сделали ошибку, т.е. ввели ненужные вершины и ребра, то их можно удалить позднее.

Чтобы упростить создание объектов, можно использовать Сетку привязки. Щелкните правой кнопкой мыши по окну модели. В появившемся контекстном меню выберите пункт Сетка привязки, рис.6.10. После этого откроется форма с окнами, рис.6.11 можно ввести шаг сетки.

Сетка привязки позволяет расположить элементы модели с необходимой точностью. Однако не стремитесь сделать её излишне высокой. В нашей задаче вполне приемлемая точность 0,5 см. Это значит, что размеры всех объектов, а так же расстояние между ними будет кратно 0,5 см.

Иногда после нажатия кнопки OK формы Сетка привязки (рис.6.11) сетка исчезает. Это говорит о неверном выборе масштаба. В этом случае следует воспользоваться кнопкой Крупнее

главной формы системы.

Рис.6.10. Контекстное меню

Для установки шага сетки в поле По горизонтали (рис.6.11) введите 0.5 (обратите внимание, что при вводе используется десятичная точка). Если флажок Не квадратные ячейки снят, то такое же значение появится в поле По вертикали.

Рис.6.11. Параметры сетки привязки

Отсчет координат ведется от точки, которая, по умолчанию, имеет координаты (0,0). Менять ее положение в данной задаче не имеет смысла, поэтому окна Позиция начальной точки оставим без изменения. Щелчок по кнопке OK, завершит диалог.

Указанный способ построения вершин хотя и прост, но порой требует кропотливого труда. Возможно, что для кого-то проще покажется другой способ. Добавить вершины можно из меню Правка/Добавить вершины. После того как появится окно (это окно можно также вызвать из контекстного меню), рис. 6.12, нужно ввести в него координаты соответствующей вершины и нажать кнопку Добавить. После того, как все вершины будут введены, окно следует закрыть.