求助：电场模拟

caeshare

问题描述：石墨板和形状不规则的铝板外接15A直流电源分别作为阴极和阳极，期望得到两极间（尤其是铝板上）的电场强度分布。


对电学模拟不懂，向各位达人请教下，这个问题用ansoft maxwell能做吗？
能否有个简单的流程说明下怎么做？这个问题比较急，希望能快速入个门，望各位不吝赐教！

caeshare

哪位告诉我能不能做啊？给点信心也好啊!
自己顶下先

robinchj730

of course it can be done by maxwell.

using electrostatic solver.

lsw0820

不太了解您要仿真的对象是应用在什么场合的。15A的电流和两极板上的电压有什么关系？
Maxwell 静电场求解器可以计算电场分布和电场强度。
一般情况下，进行此类计算时，激励源为电压（两极板之间存在电压差），而不是电流。
如果你关系电场分布，首先要知道两个极板上的电压分别是多少。
至于具体的仿真流程，ansoft自带了一个例子（在example文件夹），好像是变压器出线套管的电场计算，可以参考一下。

caeshare

robinchj730 发表于 2011-9-29 15:58
of course it can be done by maxwell.

using electrostatic solver.

多谢啦，正在到处找资料看呢，至少知道能做了

caeshare

lsw0820 发表于 2011-9-29 16:22
不太了解您要仿真的对象是应用在什么场合的。15A的电流和两极板上的电压有什么关系？
Maxwell 静电场求解器 ...

是电解池中的两极，电极的电场在电解液（稀硫酸溶液）和空气中的分布是不同的吧？
电解液这种介质在ANSOFT中可以定义吗？
太谢谢你了，参考下例子，希望能解决。

lsw0820

以前用静电场求解器计算电场时，都是计算电介质中和电极表面的电场分布（源为电势，电介质材料设置介电常数），还没有接触过电解质的电场仿真，不太确定Ansoft能不能计算类似问题。

之前也曾用直流传导求解器计算一固体绝缘材料的电场分布和漏电流，或许也可以用来解决这个问题，当时我的计算流程如下：
1. 设置电压源条件（如果已知两极板之间电解质的电阻，可以根据通过的电流计算出两极板的电势差）；
2. 在材料参数中设置相应的电导率和介电常数；
3. 如有必要，在Design Settings 中修改Material Threshold  导体与绝缘体选项。
4. 其他方面与静电场计算一样。

robinchj730

楼上正解: 加载电压的是分析绝缘体的电场分布,用的是电场分析;

如果是给定的电流或者电流密度.应该用直流传导分析。

caeshare

lsw0820 发表于 2011-9-30 09:16
以前用静电场求解器计算电场时，都是计算电介质中和电极表面的电场分布（源为电势，电介质材料设置介电常数 ...

多谢您的回复哈
已知两极板间的电压,
如果极板之间是空气,由于空气是绝缘体,两板间的电场分布用electrostatic求解;
如果极板之间是电解质，由于电解质是导体，就要用直流传导求解器求解；
我的这个理解是对的吗？

caeshare

robinchj730 发表于 2011-10-21 16:54
楼上正解: 加载电压的是分析绝缘体的电场分布,用的是电场分析;

如果是给定的电流或者电流密度.应该用直流 ...

谢谢回复啊
在ansoft 12.1中，我把一块板设为10V，另一块板设为0V，中间的介质为空气，
用electrocstatic求解，能否得到0V的板上的电场分布呢？
另如果遇到不收敛的问题，一般怎么处理呢？

lsw0820

caeshare 发表于 2011-11-2 14:54
多谢您的回复哈
已知两极板间的电压,
如果极板之间是空气,由于空气是绝缘体,两板间的电场分布用electro ...

绝缘体和导体的区别在于电导率的大小，二者并无绝对的分界线。
选择不同的求解器不是因为电介质材料的不同，而是关注点的不同。
用electrostatic solver时，关注的是电场的大小和分布；
用DC conduction solver时，除了关注电场以外，还关注电介质内部漏电流的大小和分布。
有些时候，即便我们用的电介质是常规概念的绝缘体，但为了查看内部漏电流的分布，也需要用DC conduction solver的。
我没有研究过电解质的电场分布，以上个人看法仅供参考，欢迎讨论。

lsw0820

caeshare 发表于 2011-11-2 15:00
谢谢回复啊
在ansoft 12.1中，我把一块板设为10V，另一块板设为0V，中间的介质为空气，
用electrocstat ...

2D的电场仿真一般都很好收敛的，前提是材料属性边界条件设置等等都是正确的。

不清楚你指的0V极板上的电场分布具体指的是什么。

如果是要显示整个极板上的电场，那电场强度是0 （等势体）；

如果要显示交界面上电场的，由于电场连续性的问题，需要指定要显示的是哪一侧的云图。
对金属极板而言，整个电极是一个等势体，所以在电极表面的电场是0 （在电极一侧的值）；
如果要看电极表面与电介质连续的电场分布，在生成云图时，In Volume一项指定要显示的物体（如电介质）即可。

caeshare

lsw0820 发表于 2011-11-2 17:57
2D的电场仿真一般都很好收敛的，前提是材料属性边界条件设置等等都是正确的。

不清楚你指的0V极板上的电 ...

看来您是电方面的专家啊！
我是搞力学分析的，对电这些是菜鸟！
我描述下要解决的问题吧：
电解池的两极分别为石墨和铝板，池中电解质为稀硫酸溶液等，两板接上直流电后，
作为阳极的铝板表面就会失去电子，并生成氧化膜，但是实验发现氧化膜的厚度很不均匀，
尤其是在池中有多块铝板时，各个板间的氧化膜厚度差异更明显，
对这个问题的改善，能够通过ansoft得到一些指导吗？
万分感谢你的回复，解决了我不少迷惑

还有个问题，等势体一侧的电场强度为0，而与它接触的介质侧非0，这个和你说的电场的连续性好像有些矛盾，该怎么理解呢？

lsw0820

caeshare 发表于 2011-11-3 10:04
看来您是电方面的专家啊！
我是搞力学分析的，对电这些是菜鸟！
我描述下要解决的问题吧：

我也是一知半解，对电镀更是一窍不通，多多交流，互相学习吧。

连续性的问题：电场在不同介质交界面上只有切向分量是连续的。
对于等势体（如金属极板）而言，选择整个等势体显示场强，则显示的是等势体内部的场强，数值为0。
不过在等势体的边界上，电场法向分量为0，切向分量与介质在边界上的切向分量是连续的，并不为0，通过前面的说明可以显示出来。

你提到“在池中有多块铝板时，各个板间的氧化膜厚度差异更明显”，不知道这些铝板是怎么放置的，有没有可能是每个铝板表面电场强度不同，导致其表面化学反应速度不同，进而导致氧化膜厚度不一致的呢？

caeshare

lsw0820 发表于 2011-11-4 11:08
我也是一知半解，对电镀更是一窍不通，多多交流，互相学习吧。

连续性的问题：电场在不同介质交界面上只 ...

铝板都是平行放置的，和石墨板又互相垂直。
我的猜测也是铝板表面的电场强度不同所致，
所以希望用ansoft把电场分布算出来，
以对阴极的材料、两极的距离、铝板的摆放方法等会影响到电场均匀性的因素进行调整有个指导性的意见，
纯粹靠实验去试的话，没有什么头绪，成本也太高。

MRLEE2

同求啊！