Comsol静电脉冲放电模拟_Comsol_电子_电场_材料

Comsol静电脉冲放电模拟

静电放电是高电位、强场强、瞬时大电流的过程。近年来随着静电测试技术、测量仪器及测试手段的迅速发展,人们逐渐认识到在静电放电过程中产生的上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲会产生强烈的电磁辐射,形成静电放电电磁脉冲(ESDEMP),它的电磁能量往往会引起电子系统中敏感部位的损坏、翻转,使某些装置中的电火工品误爆,造成事故。而以往研究人员主要关注的是ESD过程的大电流和高电压对电子设备的危害,忽略了ESDEMP的影响.因此,研究ESDEMP与电子设备系统的能量耦合机理,对探索全面有效的电磁防护措施,提高系统抗扰度十分必要。

1.物理建模

图1. 几何模型

图2. 材料参数

建立如图1所示的几何模型，上方电极为高压静电放电电极，下方电极则为接地电极，接地电极安置在屏蔽材料PDMS内，模拟需要的材料参数如图2所示。

2.物理场边界

图3. 物理场边界条件

采用电磁波瞬态模块进行求解，波动方程选择全部域；外部边界设置散射边界条件；高压电极设置集总端口，通过集总端口施加静电放电接口；接地电极设置理想电导体，详细边界条件如图3所示。

3.网格划分

图4. 网格分布

根据有限元法的求解原理，剖分越精细，求解越准确，数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理，采用非结构网格对模型进行划分，网格分布如图4所示。

4.结果展示

图5. 电场分布

图6. 电场线分布

计算结果如上所示。

供稿：电子F430

排版：小苏

审核：赵佳乐

来源：Comsol有限元模拟

Comsol风力发电机电场计算

风力发电是指把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，是风轮在风力的作用下旋转，把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电，是风能利用的重要形式。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74e9MW，其中可利用的风能为2e7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。图1. 风力发电一、几何建模根据CAD设计图纸搭建了风力发电机模型，发电机主要由叶片和支撑底座构成，具体简化模型如图2所示。风力发电机电场模型计算过程需设置材料的相对介电常数，为了结果的准确性，以上参数均从相关论文资料以及现有实验数据中获得，如图3所示。图2. 几何模型图3. 材料参数二、边界条件设置计算模型选择静电场模块进行计算，风机模型支撑底座接触地面，设置为接地边界；风机顶部叶片因其地理位置高度，容易遭受雷击等诱发因素出现沿面放电现象，顶部叶片设置高电位1e5V；其余材料边界设置电绝缘边界；计算模型初始电势V=0V，详细的物理场边界条件如图4所示。图4. 边界条件三、网格划分根据有限元法的求解原理，剖分越精细，求解越准确，数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理，采用非结构网格对模型进行划分，网格质量分布如图5所示。图5. 网格分布四、结果展示计算模型采用稳态求解电场，通过计算得到风力发电机电势、电场分布如下所示。图6. 电势分布图7. 电场分布供稿丨电子F430编辑丨小苏审核 | 赵佳乐来源：Comsol有限元模拟