电磁场仿真和应用:绘制曲线模型

在绘制曲线模型时，系统默认的是将封闭后的曲线自动生成面，如果用户不想让其自动生成面，可以在绘制曲线模型前，点击菜单栏中的“Tools/Options/Modeler Options”项更改绘图设置，如图4-6所示。单击“Modeler Options”后，会自动弹出如图4-7所示的界面。

图4-6　模型绘制选项

图4-7　模型绘制选项卡

在“Operation”，“Display”，“Drawing”三个选项中，选择第一个“Operation”选项，并将“Polyline”项下默认的“Autimatically cover closed polyline”项前的对号去掉，去掉对号后，单击确定按钮退出，系统将不再对封闭的曲线强制生成面了。

例4-1：在2D 中的XOY 平面内绘制正四边形，边长等于10 mm，起点坐标为原点（0，0，0），正四边形位于第一象限内。首先点击快捷按钮，新建一个Maxwell 2D 工程文件，再点击绘制线段快捷按钮，或在菜单栏中选择“Draw/Line”。在屏幕右下角的坐标栏内输入起点坐标X=0，Y=0，Z=0 并点击键盘上的Enter 键确认；再输入下一个顶点坐标X=10，Y=0，Z=0，单击回车确认；继续输入第三个顶点坐标顶点X=10，Y=10，Z=0，并回车确认；再次输入第四个顶点坐标X=0，Y=10，Z=0，同时回车确认该点坐标。至此已经绘制完毕正四边形的三条边，最后再次输入坐标X=0，Y=0，Z=0，点击回车确认后即可封闭曲线。整个流程如图4-8所示。

图4-8　正四边形绘制流程中各点坐标值

从图4-9 中可以看出，在采用自动生成面功能后，直接绘制正四边形的四条线段就可以自动形成正四边形面域。

图4-9　正四边形绘制完毕后的图形

例4-2：在2D 中的XOY 平面内绘制三叶玫瑰线，不使封闭曲线生成面域。

首先，在快捷按钮中点击按钮，或者在菜单栏中单击Draw/Equation Based Curve 选项，系统会自动弹出参数曲线绘制窗口，如图4-10所示。

图4-10　参数曲线绘制窗口(www.xing528.com)

从图4-10 可以看出，软件默认的参数变量为“_t”，在X、Y、Z 三个方向上都可以设置为_t 的函数，而在Start_t 和End_t 中设置参数_t 的起始和终止范围，通过Points 项可以设置由多少个点组成该参数曲线，若设置为0 则表示由软件默认的点数组成，此时的曲线较为光滑，若该项设置过少则曲线将由多段直线组成。

在图4-11 中“X（t）=”项后一栏为X 方向参数方程输入栏，可以在此直接输入关于_t的参数方程。“Insert Function”项是输入系统自带的内置函数，点击右侧的下拉箭头就可以看到非常丰富的内置函数，包括三角函数、反三角函数、取绝对值、求余、指数和对数等，基本满足常用计算需求。在下拉菜单里选择相应的函数，然后再点击“Insert Function”按钮就可以直接将内置函数填入参数方程栏内，当然，如果用户对软件非常熟悉的话，也可以自行在参数方程栏中写入所需函数。“Insert Operator”项是插入数学运算和逻辑操作，在该下拉菜单中包括常用的与、或、非、点乘、叉乘等操作，同样先点击右侧的箭头，再从中选择相应的数学操作，然后单击“Insert Operator”按钮即可。“Insert Quantity”项是插入参数项，系统默认的参数名称为_t。

图4-11　参数曲线绘制窗口

在此分别在X 向参数方程表达式中写入“10*sin（3*_t）*cos（_t）”，并点击“OK”按钮退出设定界面。

与之相似的是Y（_t）项，点击图4-10 中Y（_t）栏后的按钮，在弹出的Y 方向参数方程对话框中输入“10*sin（3*_t）*sin（_t）”并点击“OK”退出设定窗口。

由于需要在XOY 平面内绘制三叶玫瑰线，所以在Z 方向上可以设定为Y（_t）=0。同时，参数_t 的初始值设定为0，而终止值设定为3.141 592 65，即实现在0 度至π 弧度内绘制曲线。为了使曲线看起来更加光滑逼真，在Points 项中填写为0，由软件自动设置采样点个数。所有参数输入完毕后如图4-12所示。

图4-12　参数曲线设定的数据

整个参数设置完毕后，点击“OK”按钮退出即可。所绘制的三叶玫瑰线如图4-13所示。

图4-13　封闭的三叶玫瑰线

在绘制完毕三叶玫瑰线后，可以先在绘图区用鼠标左键选中已绘制好的三叶玫瑰线，再点击菜单栏上的“Modeler/Surface/Cover Lines”，该选项的作用是将闭合的曲线生成面，操作完毕后可以看到如图4-14所示的结果，封闭的三叶玫瑰线已经形成了面。

图4-14　由封闭曲线形成的三叶玫瑰面域