作业二仿真平行板电容器内部的电场分布情况

平行板电容器内部的电场和等电位线的有限元分析 题目：
一平行板电容器尺寸入图所示，介质ε， U=20v ，求整个场域的电场电位分布图及边缘效应。

本题中取平行板电容器的宽度为2cm,长度,厚度均未知,要求的是电容器的内部及边缘部分的电场分布,我们假设电容器的长度为无限长,然后截取一个平面,通过截面的电场分布情况来模拟平行板整个平行板电容器的电场分布情况.分别用了ANSYS 和ANSOFT 两个软件进行了仿真.
ANSYS 建模部分
步骤： 1. 过滤图形界面及命名：此题为2-D 静电场分析；选中：Electric 以及h-method 方法分析；命名此工程名为：example2-txl 。

2. 定义单元与材料性能：定义2D 的 PLANE 121单元；四边形，八结点，自由度为结点电压；支持环型对称分析和热-电耦合分析 。

3. 建模：从下到上建立分析区域
1) 定义外层矩形A1
2) 定义内矩形A2
3) 进行区域编号，区域交迭操作
4) 将材料性能和 单元类型分配给指定区域
平行板电容器示意图
4.网格划分：
用smart智能划分方法，选择最高划分等级1级，获得最小划分单元，使划分更加精确。

结果如图1：
图1 智能划分
5.加边界条件和激励载荷分别在上、下边界加指定电压0V和10V。

6.求解：经过求解得到边界电位矢量图如图2。

图 2 边界电位矢量图
7.后处理首先得到极板间电势分布情况如图3：
图3 后处理
然后是极板间的电场分布情况分析，如图4：
图4 电场分布情况分析
8.本课题组也对整个区域进行了分析，具体结果如下。

上板电压为
10V，下板电压为-10V。

如图5，6与7：
图 5整个区域边界的边界电位求解结果图
图6整个区域以及边界电势分布情况
图7整个区域以及边界电场强度分布情况
9.用ANSOFT对平行板电容器的仿真
同样分别对两部分进行仿真。

先对一块极板进行仿真，再对板间进行仿真。

图8 一块极板的剖分
图9 极板上的电势分布
图10 极板上的电场分布情况
图11板间的自动剖分
图12 板间电场分布
图13 板间电势分布情况
ANSYS和ANSOFT在建模过程中的顺序不一样，但是都比较简洁明
了。

殊途同归，从图中可以看出，最后仿真得到的结果很相近。