高壓絕緣體的靜電場vs準(zhǔn)靜電場仿真實例
本期我們一起看一個Component Library里自帶案例，高壓絕緣體。我們將比較一下Es靜電場和EQS準(zhǔn)靜電場仿真的不同，還有如何用VBA畫出隨機的一些球體。
Step 1. 查看模型
上下圓柱為PEC，半徑為參數(shù)rcap，高為參數(shù)hcap；中間圓柱為epoxy-resin環(huán)氧樹脂，半徑為rresin，高為hresin。
另外還有一些其他參數(shù)，line相關(guān)的三個參數(shù)定義了Z軸上的一條線叫curve1，離絕緣體很近但沒有貼上（line_x=rresin+0.1, 就是給了0.1的距離），因為我們要看這條線上的電場值。這條線穿過幾個半球形的水滴，線周圍也形成了一個空氣柱，和水滴、PEC、環(huán)氧樹脂都沒有重疊。空氣柱的目的是為例對線附近加密網(wǎng)格，得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
參數(shù)rdrop決定了水滴的半徑，水滴都是附著在絕緣體圓柱的壁上，材料為庫里的water，有一定的電導(dǎo)率。這些球體都是用VBA畫的，位置和個數(shù)由用戶VBA中定義，也可隨機，我們一會再介紹。
邊界全部為磁邊界：
網(wǎng)格只對空氣柱本地加密：
還有兩個PEC極板，一個0V，一個15000V。
Step 2. 查看仿真區(qū)別
準(zhǔn)靜電場是低頻，所以有頻率，這里是50赫茲，所以上一步中的極板電壓不是直流電壓，而是交流電。
場結(jié)果里比靜電場多了位移電流和損耗：
后處理提取在curve1上面的電場：
而靜電場是頻率為零，穩(wěn)穩(wěn)的不變的場，所以沒有頻率設(shè)定。
結(jié)果里面沒有位移電流和損耗，但多了電荷數(shù)。
同樣用后處理提取curve1上面的電場值。
放在一起比較，下圖的26-56mm區(qū)域便是絕緣體高度。可以看到有水滴內(nèi)部（40mm和50mm位置附近的兩個平滑區(qū)域），Es靜電場的電場強度不是零，這是因為靜電場不考慮導(dǎo)體有限的電導(dǎo)率，把水直接當(dāng)介質(zhì)，所以介質(zhì)內(nèi)部有一些壓降；而準(zhǔn)靜電場EQS考慮電導(dǎo)率，內(nèi)部便沒有電勢差，電場作為壓降梯度自然就為零了。其他空氣位置的電場值比較來看，EQS是絕對值更大，因為電勢差15000V一定，水滴內(nèi)部沒有壓降自然就靠外面空氣壓降，梯度便更大嘍。
這里可能有人問了，那Es靜電場里的導(dǎo)體就不能定義了嗎？當(dāng)然不是，靜電場里面導(dǎo)體都為PEC。
Step 3. VBA隨機畫球
這一部分我們來一起看一下這幾個水滴是怎么用VBA寫出來的。
在history里面，定義好圓柱bottom cap，top cap，和resin cylinder之后，還定義了材料epoxy-resin和water，然后才是我們要研究的macro：
當(dāng)然history里面還有很多步驟，這里就略過了，總之最后仿真用到五個結(jié)構(gòu)和一個curve。
最后劃重點：
1）靜電場和準(zhǔn)靜電場還是有很大區(qū)別的，尤其是處理電導(dǎo)率方面。
2）本案例的VBA容易學(xué)習(xí)，適合VBA新手。
3）該VBA也可以單獨拿出來做為macro自行保存，但是要做一些修改，比如加一些參數(shù)定義，材料定義，或者改成不是在圓柱表面的位置生成等等，大家可發(fā)揮創(chuàng)意自行探索。
4）再強調(diào)這部分VBA是有幾個假設(shè)的，直接拿出來會報錯的哦，比如rdrop, hresin, hcap, water, cylinder:resin Cylinder等等這些，都是沒定義的哦。
比如用稍微修改過的VBA，40個隨機大小隨機位置的球，還是分布在-30到30度區(qū)域內(nèi)：
