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2026/1/16 17:48:44 网站建设 项目流程

[COMSOL交流10kHz正弦电压双介质氩空腔放电模型],分别为介电常数3的聚碳酸酯和介电常数5.2的环氧树脂,与IEEE文献基本一致,可以拿去参考。

最近在研究 COMSOL 模拟领域,捣鼓了一个挺有意思的模型——10kHz 正弦电压双介质氩空腔放电模型,跟大家分享下。

这个模型里用到了两种不同介电常数的材料,分别是介电常数为 3 的聚碳酸酯和介电常数 5.2 的环氧树脂 ,和 IEEE 文献里的设定基本一致,也算是站在巨人的肩膀上啦。

[COMSOL交流10kHz正弦电压双介质氩空腔放电模型],分别为介电常数3的聚碳酸酯和介电常数5.2的环氧树脂,与IEEE文献基本一致,可以拿去参考。

在 COMSOL 里构建这个模型,首先要明确物理场。对于放电模型,通常会涉及到电场、电流以及等离子体相关的物理场。以电场为例,我们在 COMSOL 里通过定义电势的偏微分方程来描述电场分布。假设我们有一个简单的二维区域,代码示例如下:

model = createpde; geometryFromEdges(model, @squareg); specifyCoefficients(model,'m',0,'d',1,'c',1,'a',0,'f',0); generateMesh(model); u = solvepde(model);

代码分析:

  1. createpde创建了一个 PDE 模型对象,这是后续操作的基础,就好比盖房子先打个地基。
  2. geometryFromEdges(model, @squareg)定义了模型的几何形状,这里用@squareg函数生成一个正方形的区域,当然实际模型的几何形状要复杂得多,根据具体需求调整。
  3. specifyCoefficients函数用来指定偏微分方程中的系数。这里mdcaf等系数分别对应不同的物理意义,在这个简单例子里我们先做了这样的设定。在实际的放电模型中,这些系数和放电相关的参数,如电导率、介电常数等密切相关。
  4. generateMesh对定义好的区域进行网格划分,把连续的区域离散成一个个小单元,这样计算机才能进行数值计算,就像把一块大蛋糕切成小块,便于逐个“品尝”。
  5. 最后solvepde求解偏微分方程,得到电势u的分布,也就是我们所关心的电场分布结果。

回到双介质氩空腔放电模型,不同介电常数的材料对电场分布有着显著影响。介电常数不同,材料对电场的响应就不一样。比如聚碳酸酯介电常数为 3,环氧树脂为 5.2,在同样的 10kHz 正弦电压激励下,它们周围的电场强度和分布形态会有很大差别。这在实际应用中很关键,像在一些电气绝缘设备里,不同介电材料的合理搭配可以优化电场分布,提高设备性能和稳定性。

在模拟过程中,我们还需要考虑氩气放电过程中的各种物理现象,比如电子碰撞、电离等,这些都需要通过合适的物理方程和边界条件在 COMSOL 里进行设置。虽然过程有点复杂,但当看到模拟出的漂亮的放电等离子体分布图像时,还是很有成就感的。

希望这篇博文能给对 COMSOL 放电模型感兴趣的小伙伴一些启发,一起探索更多有趣的模拟世界。

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