靜電仿真的案例
Altair軟件陣營新增電場仿真——FieldscaleCharge靜電仿真求解器現(xiàn)已可通過Altair合作伙伴聯(lián)盟獲取
2015年10月21日，Troy（美國密歇根）–Altair今日宣布FieldscalePC已攜其電磁仿真軟件Charge加入Altair合作伙伴聯(lián)盟(APA)。該軟件專用于靜電仿真，也稱為電場仿真。
“能夠加入Altair合作伙伴聯(lián)盟，我們感到十分驕傲。”Fieldscale首席執(zhí)行官YiorgosBontzios說道，“Fieldscale的下一代仿真軟件將助力工程師以更快速度設(shè)計(jì)出更為高效的產(chǎn)品，成為廣大結(jié)果導(dǎo)向型電氣硬件企業(yè)的必備工具。Altair將是這條發(fā)展路線上的強(qiáng)有力盟友，我們會(huì)幫助工程師實(shí)現(xiàn)本以為無法完成的仿真作業(yè)。”
工程師可借助Charge分析整個(gè)模型的電場情況，而無需進(jìn)行不實(shí)際的簡化。這讓他們可以完成以前無法解決的仿真問題。Charge采用穩(wěn)定可靠的邊界元法，能夠準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜結(jié)構(gòu)中的電勢和場強(qiáng)分布。它將仿真過程細(xì)化為五個(gè)步驟并在一個(gè)簡單易用的環(huán)境中完成，從而提高生產(chǎn)力和效率。其并行算法可在數(shù)分鐘內(nèi)完成以往需要進(jìn)行一整夜計(jì)算的結(jié)果。
“我們熱烈歡迎Fieldscale攜Charge軟件加入APA。”Altair電磁解決方案副總裁UlrichJakobus博士說道，“該工具是一款精確高效、高度并行的求解器，適合用于靜電應(yīng)用。它使Altair高頻電磁產(chǎn)品FEKO更加完備。”
在能源行業(yè)中，工程師可利用Charge設(shè)計(jì)包括電極、開關(guān)、軸襯和絕緣體在內(nèi)的高壓設(shè)備。還可以利用該軟件測試電擊穿和火花放電，從而滿足安全標(biāo)準(zhǔn)，避免設(shè)備受損。此外，Charge能夠幫助工程師設(shè)計(jì)出更高效、更優(yōu)質(zhì)的避雷系統(tǒng)，保護(hù)建筑、飛機(jī)和風(fēng)力渦輪機(jī)農(nóng)場等。
欲了解有關(guān)Fieldscale和Charge的更多信息，請注冊參加將于2015年11月2日上午9點(diǎn)(EST)和下午1點(diǎn)(EST)舉行的產(chǎn)品推介研討會(huì)，或訪問Fieldscale的解決方案頁面。
展開 靜電除塵數(shù)值仿真
靜電除塵是氣體除塵方法的一種。含塵氣體經(jīng)過高壓靜電場時(shí)被電分離，塵粒與負(fù)離子結(jié)合帶上負(fù)電后，趨向陽極表面放電而沉積。在冶金、化學(xué)等工業(yè)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(qiáng)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(fù)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(jié)果如圖2所示。
圖1 幾何模型
速度場
電勢場
顆粒1除塵運(yùn)動(dòng)效果
顆粒2除塵運(yùn)動(dòng)效果
圖2 數(shù)值仿真結(jié)果
感興趣的朋友，歡迎交流
展開 通過仿真降低航天器上的靜電放電風(fēng)險(xiǎn)
電場的強(qiáng)度可能超過空氣、塑料或電介質(zhì)的擊穿極限并導(dǎo)致靜電放電 (ESD)。放電造成的損害可能導(dǎo)致任務(wù)完全失敗。
ADEOS-II——一項(xiàng)耗資 5.67 億美元的任務(wù)——于 2003 年 10 月因太陽能電池陣列中的電弧危害而失敗。而這次失敗并非孤立事件。大約50%的空間環(huán)境航天器異常是由航天器充電效應(yīng)引起的。1
圖 2：航天器充電中涉及的物理過程的概念圖。
NASA 和 ESA 制定了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以先發(fā)制人地緩解這些航天器充電問題。對于私營部門而言，滿足這些標(biāo)準(zhǔn)可能既昂貴又耗時(shí)。突破設(shè)計(jì)極限需要精確的充電仿真工具，例如 Ansys EMA3D Charge。
表面充電
圖 4：上圖是人類太空艙表面充電模擬的結(jié)果。在航天器周圍的 3D 時(shí)域中監(jiān)測電場。下面是太陽光照對月球著陸器高分辨率網(wǎng)格的影響。
表面充電來自材料對外部輻射的反應(yīng)，例如環(huán)境帶電粒子、光照明和摩擦起電。材料對充電效應(yīng)的響應(yīng)取決于材料的特性。產(chǎn)生的光電子、二次電子、背散射電子和質(zhì)子誘導(dǎo)電子與電場相互作用形成等離子體鞘層。在某些航天器軌道環(huán)境中，等離子體的表面電勢可能超過 10 kV。通過求解電荷平衡，EMA3D Charge 提供了分析航天器表面電荷的方法。
在前往月球的途中，航天器將根據(jù)其轉(zhuǎn)移軌道遇到不同規(guī)模的表面充電效應(yīng)。地球靜止軌道 (GEO)、低地球軌道 (LEO)、極地軌道、極光軌道和月球軌道都將具有設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中定義的不同等離子體環(huán)境。幾何形狀、陰影和材料特性，以及等離子體特性或摩擦起電振幅，都會(huì)對航天器表面積累的電荷產(chǎn)生影響。使用高保真網(wǎng)格，您不必從模型中遺漏重要細(xì)節(jié)。月球著陸器和人類太空艙的圓形窗口、傳感器、天線和推進(jìn)器都可以足夠保真地嚙合，以精確隔離 ESD 關(guān)注的區(qū)域。
展開 泰勒錐靜電紡絲過程仿真
所謂靜電紡絲，是在靜電場作用下，從極細(xì)（微米級）的毛細(xì)管噴出聚合物熔體（或溶液），生產(chǎn)出亞微米級聚合物纖維的一種加工工藝，是目前最常用的無紡布的生產(chǎn)方法。
在這個(gè)過程中，電荷從電極通過聚合物分子的極化以及電解質(zhì)電離等方式進(jìn)入流體，形成電流體。在外加電場作用下，流體將受到電場力、內(nèi)部慣性力、粘性力，而且由于是相當(dāng)小的直徑，所以表面張力也是不可忽視的力。通過分析這些力，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)毛細(xì)管的管口處的帶電液滴在電場力作用下掙脫表面張力發(fā)生變形，隨著電場強(qiáng)度的增強(qiáng)，管口處的帶電液體將由半球形逐漸變?yōu)殄F形，這就是題主關(guān)心的泰勒錐。顯然，整個(gè)研究對象就是一個(gè)復(fù)雜的多物理場過程，涉及電學(xué)、流體流動(dòng)（包括多相流）等物理現(xiàn)象，對其進(jìn)行仿真需要使用多物理場耦合建模。
本篇文檔基于COMSOL軟件模擬了靜電紡絲的過程。如有興趣的朋友，可聯(lián)系我，交流模型
展開 
基于comsol的電流體動(dòng)力噴印泰勒錐仿真分析-靜電紡絲 ￥1560
靜電霧化與靜電紡絲的最大區(qū)別在于二者采用的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E5%B7%A5%E4%BD%9C%E4%BB%8B%E8%B4%A8" rel="noopener noreferrer" target="_blank">工作介質(zhì)</a>不同，靜電霧化采用的是低<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%B2%98%E5%BA%A6" rel="noopener noreferrer" target="_blank">粘度</a>的<a href="https://baike.baidu.com/item/%E7%89%9B%E9%A1%BF%E6%B5%81%E4%BD%93" rel="noopener noreferrer" target="_blank">牛頓流體</a>，而靜電紡絲采用的是較高粘度的非牛頓流體。這樣，靜電霧化技術(shù)的研究也為靜電紡絲體系提供了一定的理論依據(jù)和基礎(chǔ)。對靜電紡絲過程的深入研究涉及到靜電學(xué)、電流體力學(xué)、<a href="https://baike.baidu.com/item/%E6%B5%81%E5%8F%98%E5%AD%A6" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流變學(xué)</a>、空氣動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域。20世紀(jì)30年代到80年代期間，靜電紡絲技術(shù)發(fā)展較為緩慢，科研人員大多集中在靜電紡絲裝置的研究上，發(fā)布了一系列的專利，但是尚未引起廣泛的關(guān)注。進(jìn)入90年代，Reneker研究小組對靜電紡絲工藝和應(yīng)用展開了深入和廣泛的研究。特別是近年來，隨著納米技術(shù)的發(fā)展，靜電紡絲技術(shù)獲得了快速發(fā)展，世界各國的科研界和工業(yè)界都對此技術(shù)表現(xiàn)出了極大的興趣。
展開 邀請函 | 2025中國電子學(xué)會(huì)天線年會(huì)Ansys天線仿真專題分會(huì)場
議題6：持續(xù)突破：全維度的靜電仿真框架與創(chuàng)新實(shí)踐
講師簡介：
王翔 | Ansys高級應(yīng)用工程師
畢業(yè)于電子科技大學(xué)，獲工學(xué)碩士學(xué)位，負(fù)責(zé)Ansys高頻產(chǎn)品線的電磁兼容方案開發(fā)、咨詢與技術(shù)支持工作，在手機(jī)終端、無線系統(tǒng)產(chǎn)品的EMC設(shè)計(jì)及仿真上具有豐富的經(jīng)驗(yàn)。
內(nèi)容簡介：隨著產(chǎn)品集成度的不斷提升，靜電問題在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中越來越突出。本次演講將重點(diǎn)介紹Ansys對于ESD仿真的思路及應(yīng)用框架，基于ESD法規(guī)梳理ESD仿真場景，將ESD仿真拆分為接觸放電和空氣放電兩個(gè)場景，探討AEDT和Charge Plus在相關(guān)場景中的應(yīng)用及創(chuàng)新實(shí)踐，系統(tǒng)性呈現(xiàn)最全維度的ESD工程仿真應(yīng)用方案。
目前年會(huì)注冊系統(tǒng)已開放，可電腦端登錄注冊：http://www.em-conf.com/ncant2025/conference/htm_02.php?title=%E9%A2%84%E6%B3%A8%E5%86%8C
* 線上注冊截止日期：2025年10月10日
如您無法親臨現(xiàn)場，也可提前報(bào)名獲取大會(huì)報(bào)告分享資料。
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展開 ANSYS HFSS軟件在EMI仿真進(jìn)階級的應(yīng)用技能培訓(xùn)
wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>學(xué)員能力提升目標(biāo)</strong></p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在線纜電磁兼容仿真中的基本設(shè)置和求解處理</p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在PCB板+接插件ESD仿真中的基本設(shè)置和求解處理</p><p>· 理解掌握ANSYS HFSS在屏蔽效應(yīng)分析仿真中的基本設(shè)置和求解處理</p><p><br></p><p><strong>授課內(nèi)容提綱</strong></p><p class="ql-align-justify">一、線纜電磁脈沖仿真</p><p class="ql-align-justify">1.1、案例介紹</p><p class="ql-align-justify">二、靜電釋放仿真</p><p class="ql-align-justify">2.1、案例介紹</p><p class="ql-align-justify">三、屏蔽效應(yīng)仿真</p><p class="ql-align-justify">3.1、場數(shù)據(jù)案例</p><p class="ql-align-justify">3.2、屏蔽效應(yīng)案例</p><p class="ql-align-justify">3.3、腔體諧振案例</p><p><br></p><p><strong>師資力量</strong></p><p>CAE行業(yè)資深工程師團(tuán)隊(duì)，學(xué)歷碩博為主，均擁有多年客戶仿真項(xiàng)目實(shí)操經(jīng)驗(yàn)，理論素養(yǎng)與實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)雙保險(xiǎn)。</p><p><br></p><p><strong>培訓(xùn)優(yōu)勢</strong></p><p>采用線下小班精講形式，理論知識(shí)+案例講解+上機(jī)輔導(dǎo)，附贈(zèng)培訓(xùn)相關(guān)資料，可獲取講師微信課后交流。
展開 仿真APP助力電力裝備安全、穩(wěn)定與高效運(yùn)行
立即體驗(yàn)：www.simapps.com/v/222839.html
06 樹脂絕緣干式變壓器諧響應(yīng)分析仿真APP
樹脂絕緣干式變壓器是一種用環(huán)氧樹脂對線圈整體真空澆注絕緣的干式變壓器，廣泛運(yùn)用于電站、電廠、工礦企業(yè)、城市的高層建筑、用戶配電站等電力和配電系統(tǒng)。
樹脂絕緣干式變壓器諧響應(yīng)分析APP基于伏圖多物理場仿真平臺(tái)開發(fā)，建立了某干式變壓器有限元模型，對其固有模態(tài)和諧響應(yīng)進(jìn)行仿真分析，并對仿真流程進(jìn)行了參數(shù)化封裝。該APP支持對求解模態(tài)階數(shù)、諧響應(yīng)分析頻率范圍、掃頻激勵(lì)載荷和阻尼系數(shù)的調(diào)整，可用于研究變壓器的固有頻率、振型，及其在不同頻率和幅值的外部激勵(lì)作用下的振動(dòng)響應(yīng)，驗(yàn)證變壓器的振動(dòng)水平是否滿足指標(biāo)要求，預(yù)測潛在的風(fēng)險(xiǎn)和結(jié)構(gòu)問題，為變壓器優(yōu)化設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。
立即體驗(yàn)：www.simapps.com/v/174901.html
07 電抗器-電動(dòng)力校核仿真APP
隨著電力系統(tǒng)大容量、遠(yuǎn)距離輸電需要，電抗器作為重要的一次設(shè)備廣泛用于補(bǔ)償線路的容性電流，限制短路電流、濾波除諧等關(guān)鍵場合。電抗器在額定狀態(tài)下，所受電動(dòng)力并不大，但當(dāng)電抗器所在線路發(fā)生短路故障時(shí)，電抗器線圈流經(jīng)很大的電流，電動(dòng)力會(huì)急劇增加，致使電抗器發(fā)生機(jī)械故障。電抗器-電動(dòng)力校核APP通過仿真分析獲取電動(dòng)力大小，以評估電抗器蓋體變形程度。
立即體驗(yàn)：www.simapps.com/v/192339.html
08 斷路器合閘電阻靜電場仿真APP
電力系統(tǒng)中的投、切空載線路,會(huì)產(chǎn)生操作過電壓。為此,要在斷路器上裝設(shè)合閘電阻,釋放電網(wǎng)的能量,從而保護(hù)電網(wǎng)電氣設(shè)備。合閘電阻在主斷口（滅弧室）合閘前的幾個(gè)毫秒投入,在其合上若干毫秒后自動(dòng)切除。
展開 QuantumATK：面向材料建模的軟件解決方案
并行化分子動(dòng)力學(xué)引擎
太陽能電池與電池
功能
獲取不同溫度下光電流密度與外加電壓和光子能量的函數(shù)關(guān)系
探究開路電壓(OCV)與光強(qiáng)和溫度的依賴關(guān)系
計(jì)算不同溫度下功率密度與外加電壓的函數(shù)關(guān)系
研究各種界面(前端、后端等)的能帶排列情況
優(yōu)勢
仿真表面效應(yīng)及應(yīng)變影響
考慮溫度對OCV和光電流的影響
催化劑
功能
探究有/無電場條件下的活性位點(diǎn)本質(zhì)及反應(yīng)機(jī)理(過渡態(tài)、反應(yīng)路徑、反應(yīng)勢壘)
獲取吸附原子平衡分離距離和馬利肯電荷與外加電場的函數(shù)關(guān)系
優(yōu)勢
仿真真正半無限系統(tǒng)的特性
仿真靜電場中的表面化學(xué)反應(yīng)，這對燃料電池工程至關(guān)重要
電子產(chǎn)品ESD分析你做好了嗎？
CAE仿真模型
仿真結(jié)果
根據(jù)IEC-61000-4-2標(biāo)準(zhǔn)定義靜電電流
靜電釋放方式一：
靜電接觸點(diǎn)
電場分布
敏感IC端口1感應(yīng)電壓
敏感IC端口2感應(yīng)電壓
靜電釋放方式二：
靜電接觸點(diǎn)
電場分布
敏感IC端口1感應(yīng)電壓
敏感IC端口2感應(yīng)電壓
結(jié)論及優(yōu)化建議
此機(jī)箱上使用的數(shù)據(jù)交換芯片為低功耗芯片，芯片工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換電壓為2.5V，從仿真結(jié)果可以看出，芯片敏感信號管腳上的感應(yīng)電壓高達(dá)1V，可能會(huì)導(dǎo)致信號時(shí)序混亂、信號丟失。
建議在芯片的特殊功能管腳（如使能管腳）處并聯(lián)相應(yīng)的TVS管，以防靜電對數(shù)據(jù)交換芯片的其他管腳有所沖擊，導(dǎo)致設(shè)備工作異常。
展開 MEMS器件多物理場耦合仿真分析
使用的仿真工具
ANSYS Mechanical
ANSYS ACT
靜電-結(jié)構(gòu)耦合仿真
靜電-結(jié)構(gòu)耦合模擬對于表征微鏡的驅(qū)動(dòng)和吸合（pull-in）性能至關(guān)重要。
從往期研究分析中得知：平板在靜電縫隙減小1/3時(shí)發(fā)生微鏡的吸合；對于扭轉(zhuǎn)致動(dòng)而言：當(dāng)邊緣處的微鏡縫隙減小約44％時(shí)發(fā)生吸合。電壓若進(jìn)一步增加可能會(huì)導(dǎo)致“災(zāi)難性”吸合，整個(gè)微鏡結(jié)構(gòu)會(huì)塌陷變形。（注：摩擦力-MEMS設(shè)備中的重要考慮因素不包含在此分析中）
◆ 微鏡基底和驅(qū)動(dòng)電極之間的靜電狹縫為3μm。
◆ 電壓從0 V升至50 V，然后又從50 V降至0V。雖然驅(qū)動(dòng)要求可能僅需12 V，但在這里我們將使用幅值范圍內(nèi)的電壓以研究整個(gè)MEMS器件的物理性能。
◆ 非線性機(jī)電轉(zhuǎn)換單元（TRANS126）將被用于耦合機(jī)電場，因?yàn)門RANS126 EMT單元允許靜電和結(jié)構(gòu)的直接耦合，并且內(nèi)置了接觸功能，可阻止電極與對立的接地層之間的接觸。
TRANS126單元是用EMTGEN宏生成的。該宏需要MAPDL命令，這些命令通過在靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析中插入命令流片段的方式輸入，創(chuàng)建與微鏡電極對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)組。
假設(shè)驅(qū)動(dòng)電極接觸止推的偏移量為0.1μm。根據(jù)機(jī)電耦合模擬，繪制了微鏡一側(cè)底部邊緣與另一側(cè)頂部邊緣在施加不同電壓時(shí)的位移變化圖。
結(jié)果
我們通過上述的仿真模擬過程，觀察到了各種效果，包括遲滯、靜電吸合、突陷和釋放，獲得了非線性的、與路徑有關(guān)的結(jié)果。
當(dāng)電壓升高和降低時(shí)，微鏡位移遵循不同的路徑。吸合/突陷和相應(yīng)的釋放狀態(tài)發(fā)生在不同的電壓下。
展開 
MEMS器件多物理場耦合仿真分析
結(jié)果
我們通過上述的仿真模擬過程，觀察到了各種效果，包括遲滯、靜電吸合、突陷和釋放，獲得了非線性的、與路徑有關(guān)的結(jié)果。
當(dāng)電壓升高和降低時(shí)，微鏡位移遵循不同的路徑。吸合/突陷和相應(yīng)的釋放狀態(tài)發(fā)生在不同的電壓下。
