Analýza elektrického pole rovinného kondensátoru. Proveďte numerickou analýzu elektrostatického pole rovinného kondensátoru se dvěma dielektriky, tj. stanovte rozložení potenciálu a intenzity elektrického pole v prostoru mezi elektrodami. Trojrozměrný numerický model pro uspořádání dielektrik podle Obr. 1 vytvořte v prostředí ANSYS, určete počet uzlů a elementů sítě konečných prvků. Vyhodnoťte intenzitu a indukci elektrického pole v prostoru obou dielektrik, určete plošnou hustotu elektrického náboje na elektrodách, náboj na elektrodách, energii elektrostatického pole mezi elektrodami a kapacitu kondenzátoru.
Pro více informací prvku PLANE 121 napište příkazového řádku help,121
Materiál dielektrika popsán jeho relativní permitivitou, zadává se
Material Props (materiál properties vlastnosti materiálu),
Material models, electromagnetics, (zadáváme konstantu pro každý nový materiál tj.
Mesh Tool, Size Control Global Set, esize 0.
Dirichletovy podmínky (zadaný potenciál plochách elektrod) nastaví postupem
Loads, Define Loads, Apply, Electric, Boundary, Voltage, Lines, zadat číslo křívky, 000 V,
Loads, Define Loads, Apply, Electric, Boundary, Voltage, Areas, zadat číslo křivky, V. New Model),
Relative permitivity, Constant, zadat hodnotu 5.
Zadání Dirichletovy Neumanovy okrajové podmínky lze provést preprocesoru nebo
procesoru., nabídce Elem/Attrib numbering
vybereme Material numbers (Element type num).
Hustotu sítě můžeme definovat různým způsobem.Modelování elektromagnetických polí 3
Vybrané prvky jsou PLANE 121 8-mi uzlový pro plochu εr1, PLANE 121 8-mi uzlový pro
plochu εr2..
Pro vytvoření sítě konečných prvků přiřadí jednotlivým plochám parametry materiál, typ
prvku, hustota sítě, požadavek mapovanou (pravidelnou) nebo „volnou“ síť.
Zadání geometrie modelovaného problému plochu mezi elektrodami vymezíme dvěma
obdelníky rozměry l2
Modeling
Create (vytvoř), Areas (plochy), Rectangle (obdelník), dimension (pomocí rozměrů),
zadat -l1, a
Create (vytvoř), Areas (plochy), Rectangle (obdelník), dimension (pomocí rozměrů),
Zadat a
Takto vytvořené plochy nutno spojit zrušit pouze duplicitní (společnou) čáru, použít
můžeme například techniku „lepení“ Glue
Operate, Booleans, Glue, Areas označ myší obrazovce nebo zadáním jejich čísel plochy, které se
mají spojit.
Neumannova (přirozená okrajová podmínka) podmínka nastaví všech hranicích oblasti
automaticky.002 dále zvolíme generaci
pravidelné sítě mapované síťování.5 (porcelán),
Relative permitivity, Constant, zadat hodnotu 2.
Ověření zadaných materiálových vlastností typů prvků, lze provést zapnutím číslování podle
čísla materiálu nebo čísla typu prvku..
Meshing
Mesh Attributes, Picked Areas, vybrat plochu nastavit Materiál (číslo materiálu), Type Element
(vybrat element).. PlotCtrls, Numbering.2 (transformátorový olej),
zavřít okénko pro zadávání materiálových vlastností.002,
nastavit aktivní parametr pro Shape (tvar sítě) Quad (čtyřúhelník), Mapped, Mesh vybrat plochu.. Použijeme druhý způsob
a maximální velikost prvků sítě nastavíme hodnotu 0.,
zaškrtnout AREA. PlotCtrls, Numbering. možné řídit počtem prvků (dělením
křivek) nebo maximální velikostí prvku (na křivce, ploše, objemu).
. každé
ploše nastavíme zadané parametry vygenerujeme síť prvků následujícím postupem
Pro lepší orientaci modelu vhodné zapnout číslování ploch
