靜電場的案例
，教會你Ansys二維靜電場分析
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手把手教會你做Ansys二維靜電場分析:D 。。。。。。。
三個函數搞定靜電場有限元程序設計_《數值計算與程序設計》系列課程之四 ￥599
本課主要分析了靜電場有限元計算的基本理論與程序設計，以一個二維帶孔矩形為例，一步一步推導了有限法計算步驟以及程序設計方法。附件中包含本課內容的講解視頻，PPT，以及所有程序代碼。
課程分為三個部分1.靜電場有限元法計算推導。2.靜電場程序設計。3.結果后處理以及與ANSYS的計算對比。
第一部分講述了靜電場有限元法計算過程，以及案例背景。
第二部分講述了靜電場程序設計方法。
第三部分結果后處理以及與ANSYS的計算對比。（顏色顯示有差異，具體數值對比吻合很好，具體參看視頻內講述）
希望對大家有所幫助，喜歡的同學多多支持下！謝謝。
展開 ansys做靜電場模擬的問題
小弟剛學ANSYS用來做靜電場模擬，最近在后處理的時候，要求限時每一條邊的電場強度值，和電場分布的曲線圖。請問那位大哥明白指點一二。
泊松方程和拉普拉斯方程
1782年，P.S.M.拉普拉斯證明：引力場的勢函數滿足偏微分方程：,叫做勢方程，后來通稱拉普拉斯方程1813年,S.-D.泊松撰文指出,如果觀察點P在充滿引力物質的區域內部,則拉普拉斯方程應修改為，叫做泊松方程，式中ρ為引力物質的密度。文中要求重視勢函數 V在電學理論中的應用,并指出導體表面為等熱面。
靜電場的泊松方程和拉普拉斯方程 若空間分區充滿各向同性、線性、均勻的媒質，則從靜電場強與電勢梯度的關系E=-和高斯定理微分式[，即可導出靜電場的泊松方程：
，式中為自由電荷密度，純數 為各分區媒質的相對介電常數，真空介電常數=8.854×10(法／米。在沒有自由電荷的區域里，＝0，泊松方程就簡化為拉普拉斯方程
。在各分區的公共界面上，滿足邊值關系
式中，指分界面兩邊的不同分區， 為界面上的自由電荷密度，表示邊界面上的內法線方向。
邊界條件和解的唯一性 為了在給定區域內確定滿足泊松方程以及邊值關系的解，還需給定求解區域邊界上的物理情況，此情況叫做邊界條件。有兩類基本的邊界條件：給定邊界面上各點的電勢，叫做狄利克雷邊界條件；給定邊界面上各點的自由電荷[835-04],叫做諾埃曼邊界條件。
邊界幾何形狀較簡單區域的靜電場可求得解析解，許多情形下它們是無窮級數，稍復雜的須用計算機求數值解，或用圖解法作等勢面或力線的場圖。
除了靜電場之外，在電學、磁學、力學、熱學等領域還有許多服從拉普拉斯方程的勢場。各類物理本質完全不同的勢場如果具有相似的邊界條件，則因拉普拉斯方程解的唯一性，任何一個勢場的解，或該勢場模型中實驗測繪的等熱面或流線圖，經過對應物理量的換算之后，可以通用于其他的勢場。
展開 
Ansys Lumerical | 薄膜鈮酸鋰電光相位調制器
這在我們想要研究電荷傳輸時很有幫助；然而，我們大多數時候對靜電場感興趣，因此我們選擇半導體類型的材料。在靜電場中，泊松方程僅在半導體區域中求解。鈮酸鋰的大能隙和可忽略的載流子濃度確保不會發生電荷傳輸，只會使用靜電場計算。電極尖角周圍的邊緣效應會放大電場強度。在實際制程中，不會存在類似的尖銳結構，電極邊緣為弧形，我們將看不到如此高的峰值電場。這不應該是一個重要的問題，射頻場將對TE模式的有效折射率產生最大的影響，主要集中在光模場的核心區域。
參考文獻
[1] Mercante, Andrew J., et al. "Thin film lithium niobate electro-optic modulator with terahertz operating bandwidth." Optics express 26.11 (2018): 14810-14816.
[2] Wang, Jingyi, et al. "Polarization coupling of X-cut thin film lithium niobate based waveguides." IEEE Photonics Journal 12.3 (2020): 1-10.
[3] Zhu, Di, et al. "Integrated photonics on thin-film lithium niobate." Advances in Optics and Photonics 13.2 (2021): 242-352.
展開 【原創經驗貼】利用ANSYS計算二維軸對稱結構電場
一單元類型和材料屬性：
首先要了解自己計算什么樣的場域，靜電場？電流傳導場？暫態場？不同的場域對應不同的單元，選對單元類型很重要。不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
展開 利用ANSYS 命令流計算二維軸對稱電場（個人經驗貼）
一單元類型和材料屬性：
首先要了解自己計算什么樣的場域，靜電場？電流傳導場？暫態場？不同的場域對應不同的單元，選對單元類型很重要。不過電場計算中的plane230真真是一個萬能單元，上面三個場全都可以計算。 材料定義時，要根據不同的場域定義不同的材料屬性，靜電場計算要定義介電常數，電流傳導場計算要定義電阻率，暫態場計算要同時定義以上兩種。
建模：
建模在電場計算中尤為重要，拿到圖紙不要著急建模，看懂圖紙很重要。所謂是磨刀不誤砍柴工，對圖紙真正了解了，知道了該怎么去仿，可以為以后節省很多時間，省的算完一遍發現問題還要再修改。
1：算電場應該知道電場是忌諱尖角的，所以對于圖紙中有可能造成電場集中的部位都應該有倒角，有的時候結構圖紙不一定會標明，但是自己心中應該清楚。
2 ：建模時，相鄰的金屬可以整體建模；對于裝配圖紙中的螺栓連接位置，如果連接的兩側都是金屬，而且螺栓不太大，那么可以直接和相連接的金屬建成整體；
3：模型中有均壓罩時，均壓罩內側的電場會很小，這個部位的結構可以適當簡化，一些小尺寸的結構適當可以忽略。同時，如果分析者根據經驗可以判斷出模型大致電場分布，在等位線較稀疏的部位也可以做簡化；
4： 模型中承受高電位的部件的形狀對于電場分布由較大作用，需要謹慎處理，嚴格避免尖角。
5：電場計算中，金屬為等勢體，因此可以不建模，但是個人呢感覺云圖出來后黑乎乎的一團甚是不好看，因此一般就會建出來。這樣做還有一個好處，就是加載方便。因為如果部件金屬的話，施加高低載荷的時候就要把羅闊邊挨個全選出來，這對于復雜的工程模型是很頭疼的一件事，但是如果建立了金屬，就可以直接選擇面，或者選擇面上衣服的線，面上依附的節點，這樣不管是面加載，線加載還是節點加載都很方便。
6 ：能算二維就不算三維。
展開 靜電除塵數值仿真
靜電除塵是氣體除塵方法的一種。含塵氣體經過高壓靜電場時被電分離，塵粒與負離子結合帶上負電后，趨向陽極表面放電而沉積。在冶金、化學等工業中用以凈化氣體或回收有用塵粒。利用靜電場使氣體電離從而使塵粒帶電吸附到電極上的收塵方法。在強電場中空氣分子被電離為正離子和電子，電子奔向正極過程中遇到塵粒，使塵粒帶負電吸附到正極被收集。
本案例基于COMSOL軟件仿真了靜電除塵的過程，模型如圖1所示，仿真結果如圖2所示。
圖1 幾何模型
速度場
電勢場
顆粒1除塵運動效果
顆粒2除塵運動效果
圖2 數值仿真結果
感興趣的朋友，歡迎交流
展開 靜電對儀表元器件的危害及防護
⑤ 防靜電地板：
防靜電地板分為：PVC地板、聚胺脂地板、活動地板。 防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使地板更加明亮干凈防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉箱等容器上。
四、ESD的含義及三種型式
ESD的含義：
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發展、微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越復雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。
1、三種型式：
①人體型式即指當人體活動時身體和衣服之間的摩擦產生摩擦電荷。當人們手持ESD敏感的裝置而不先拽放電荷到地，摩擦電荷將會移向ESD敏感的裝置而造成損壞。
②微電子器件帶電型式既指這些ESD敏感的裝置，尤其對朔料件，當在自動化生產過程中，會產生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過低電阻的線路非常迅速地瀉放到高度導電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過感應使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。
③場感類型式即有強電場圍繞，這可能來之于塑性材料或人的衣服，會發生電子轉化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數，側會產生電弧以破壞氧化層，其結果為短路。
④其它還有：機器模式、場增強模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸浮器件模型。
展開 靜電對儀表元器件的危害及防護
防靜電蠟和防靜電油漆：防靜電蠟可用于各種地板表面增加防靜電功能及使地板更加明亮干凈防靜電油漆可用于各種地板表面，也可涂于各種貨架，周轉箱等容器上。
四、ESD的含義及三種型式
ESD的含義：
ESD是代表英文ElectroStatic Discharge即"靜電放電"的意思。ESD是本世紀中期以來形成的以研究靜電的產生與衰減、靜電放電模型、靜電放電效應如電流熱（火花）效應（如靜電引起的著火與爆炸）及和電磁效應（如電磁干擾）等的學科。近年來隨著科學技術的飛速發展、微電子技術的廣泛應用及電磁環境越來越復雜，對靜電放電的電磁場效應如電磁干擾（EMI）及電磁兼容性（EMC）問題越來越重視。
1、三種型式：
①人體型式即指當人體活動時身體和衣服之間的摩擦產生摩擦電荷。當人們手持ESD敏感的裝置而不先拽放電荷到地，摩擦電荷將會移向ESD敏感的裝置而造成損壞。
②微電子器件帶電型式既指這些ESD敏感的裝置，尤其對朔料件，當在自動化生產過程中，會產生摩擦電荷，而這些摩擦電荷通過低電阻的線路非常迅速地瀉放到高度導電的牢固接地表面，因此造成損壞；或者通過感應使ESD敏感的裝置的金屬部分帶電而造成損壞。
③場感類型式即有強電場圍繞，這可能來之于塑性材料或人的衣服，會發生電子轉化跨過氧化層。若電位差超過氧化層的介電常數，側會產生電弧以破壞氧化層，其結果為短路。
④其它還有：機器模式、場增強模型、人體金屬模型、電容耦合模型、懸浮器件模型。
2.靜電術語及定義
① 靜電：物體表面過?；虿蛔愕撵o止的電荷
② 靜電場：靜電在其周圍形成的電場
③ 靜電放電：兩個具有不同靜電電位的物體，由于直接接觸或靜電場感應引起兩物體間的靜電電 荷的轉移。
展開 谷歌Project Soli真能顛覆觸控行業？
毫米波雷達技術利用的是動態電磁波，而電容感應技術利用的是靜電場。電容感應型三維觸控技術是目前電容觸摸屏的增強版：電容觸摸屏可以感應到與屏幕接觸的手的位置，而電容感應式三維觸控技術則增強了感應范圍，在手尚未接觸到屏幕時就能感應到手在空間中的三維位置，從而實現三維觸控。為了理解電容感應式三維觸控的原理，我們不妨想象有許多熱傳感器組成的陣列，而傳感器陣列上方有一個火苗（熱源）。根據傳感器的相對溫度分布（即哪里溫度比較高，哪里溫度比較低）我們可以知道火苗在哪一個傳感器上方（即火苗的二維位置），根據傳感器的絕對溫度（即傳感器探測到的絕對溫度有多高）我們可以知道火苗離傳感器有多遠（即火苗在空間中第三維的位置）。結合這兩條信息我們可以得到火苗在空間中的三維位置。電容傳感式三維觸控的原理也是這樣，只不過這里探測的不是火苗帶來的溫度改變而是手指帶來的靜電場改變。通過探測哪一個電容傳感器探測到的靜電場改變最大我們可以感應到手指的二維位置，而通過電容傳感器探測到靜電場改變的絕對強度我們可以感應到手指的第三維坐標，從而實現三維觸控。
電容傳感式三維觸控的優勢在于傳感器的功耗可以遠遠小于毫米波雷達（大約僅僅是毫米波雷達的十分之一甚至更?。虼丝梢园惭b在對功耗比較敏感的移動設備上。此外，電容傳感式三維觸控可以更精確地記錄用戶手指的絕對位置，在相同條件下其精度比毫米波雷達更好。當然，電容感應型三維觸控還是會需要一個屏幕，因此比起無需物理屏幕的Project Soli來說，電容感應型三維觸控模組的體積會更大一些。目前，電容感應型三維觸控模組已經進入商用階段，由普林斯頓海歸博士創立的珠海普林芯馳已經有獨立知識產權的三維觸控芯片模組問世，目前正在與美的、格蘭仕等家電公司聯合探索三維觸控在智能家電領域的應用。讓我們拭目以待三維觸控領域中國力量的發展！
展開 
ANSYS知識庫 | Maxwell相關后處理問題（六）
16、如何將靜電場的電力線結果導出？
場 與 勢 ----電磁場
由于在這個區域里的每一場量都不是單獨存在的，而且僅僅研究單個點上的物理量沒有實在意義，所以常常要研究一點的場量和周圍其它點的場量之間的關系，這就有了很多表示場性質的量。
（1）梯度：表示一個標量沿一定方向的大小變化
（2）散度：表示流出單位體積的矢量流量
（3）旋度：單位面積上的矢量環量
有了這些新的量之后，就可以對場進行分類：
旋度為零的場叫無旋場。因為，所以該場量可以是一個標量場的梯度或其相反數，即。
靜電場就是一個無旋場，因為對單個電荷來說：
從而根據場的疊加原理可以得到：
同時運用斯托克斯定理可得：
即。這表明靜電場的電場線是從正電荷出發，連續地通過自由空間到負電荷，中間沒有任何的漩渦結構。就像不斷地往一個裝滿水的臉盆中間放水，雖然水不斷地從中間向外面流走，但是沒有漩渦。
散度為零的場叫無源場。因為，所以該量可以是一個矢量場的旋度，即。
任何磁場都是一個無源場，這是因為“磁荷”是不存在的。所以對于任何閉合曲面磁感強度B得通量總是零：，即。就像一盆被攪亂了的水，在里面到處都有各自的旋度，但是每個地方的水沒有多也沒有少。
而一般的場散度旋度都不為零。
就像在電磁場中，電場和磁場是耦合在一起的。且只有有旋的電場才能產生磁場，所以
感應電場是有旋的。在解這種復雜的場問題時，我們總喜歡將其分解為簡單的問題來解。根據亥姆霍茲定理，任何一個矢量場都可以分解為一個無旋場和一個無源場之河，所以自然而然的將電磁場加以分解。因為有源的電磁場滿足：
所以就有完全滿足分解的條件，而方便了求解。
勢的應用
看完了場的分解，下面就看一下人為引入的兩個位函數，而公式中的Φ與A就是勢。
（1）Φ為電場的標勢。
展開 19，comsol仿真spp波
p=34 ），另外一方面可以定性的解釋如下（注意下面的定性解釋是我經過思考悟出來的，不是別人告訴我的，所以正不正確見仁見智）：由于金膜中有大量的可自由移動的電子（也就是固體物理中的金屬的電子海洋），它的運動方向與光的偏振方向相反（可以把光的瞬時偏振看成電磁學中的靜電場，電子在靜電場中的運動趨勢是從電勢低處跑向電勢高處）。當TM波入射時，它在y,x兩個方向有電場分量，會促使電子沿著y，x兩個方向跑，對于x方向，是金，電子容易跑起來，對于y方向，電子要從金跑到水中，那么就沒那么容易了（我是把這種現象類比為半導體中異質結，能壘，逸出功），既然電子跑不到水中去，但是y方向的電場分量又要推著電子往y方向跑，那么電子怎么辦呢？只能大量擁擠在金膜靠近水的表面上，而電子是自己就能產生場強的，這么多電子擁擠在上表面，勢必會導致上表面的電場強度增大，所以在上面上會有場增強出現。如果是入射TE波，僅在z軸有電場推動電子流動，在y軸方向沒有電場推動電子從金膜到水中，也就沒有電子聚集產生場增強，也就沒有spp波了。如下
最后，關于為什么我喜歡叫spp，而文中叫spr？這只是翻譯問題，不糾結，就像茴香豆的茴有幾種寫法。
展開 《marc有限元實例分析教程（含光盤）》
11.1 綜述
11.2 熱傳導分析的有限元法
11.2.1 熱傳導問題的數學描述
11.2.2 熱傳導問題的有限元法
11.2.3 非線性熱傳導分析的收斂判定
11.3 用Marc/Mentat實施傳熱分析
11.3.1 Marc提供的熱傳導單元
11.3.2 常規傳熱分析的數據定義流程
11.3.3 散熱片分析
11.3.4 用Marc/Mentat完成表面間熱輻射分析
11.4 熱應力分析
11.4.1 熱應力分析的有限元描述
11.4.2 熱應變
11.4.3 用Marc／Mentat完成熱應力分析
11.4.4 散熱片熱彈性分析
第12章 電磁場分析
12.1 綜述
12.2 靜電場分析
12.2.1 靜電場分析方程
12.2.2 靜電場分析單元
12.2.3 2－D靜電場分析實例
12.3 靜磁場分析
12.3.1 靜磁分析的方程
12.3.2 靜磁場分析單元
12.3.3 2－D靜磁場分析實例
12.4 電磁場分析
12.4.1 瞬態電磁分析列式
12.4.2 簡諧電磁分析列式
12.4.3 電磁場分析單元
第13章 網格自適應與重劃分
13.1 綜述
13.2 誤差準則
13.3 單元網格細化對策
13.4 線性自適應分析算例
13.5 網格重劃分
13.6 重劃分分析算例
第14章 用戶子程序
14.1 綜述
14.2 用戶子程序分類及常用用戶子程序
14.2.1 用戶定義的加載、邊界條件和狀態變量
14.2.2 用戶定義的各向異性材料特性和本構關系
14.2.3 粘塑性和廣義塑性子程序
14.2.4 粘彈性子程序
14.2.5 修改幾何形狀的子程序
14.2.6 定義輸出量的子程序
14.2.7 定義滑動軸承分析的子程序
14.2.8 其他子程序
14.3 利用公共塊進行數據傳遞
14.4 利用內部子程序進行矩陣運算
14.5
展開 