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ANSYS中的时谐电场
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一般，在我们的印象里，电场要么为“静电场”，要么为“恒定电场”。这两类在ANSYS中一般分别可以采用Plane121和Plane68单元来解决(仅以2D为例)。
实际上，上述求解相当于“电路”中纯“电容”或“电阻”电路，但有时如果“电容”和“电阻”效应相当时，如何解决呢？如一块受潮的绝缘介质，在交流条件下其中电场如何分布呢？
这就是——时谐电场(Harmonic Electric Field)。
经过本人试验，得到如下结论：
1 时谐电场版本：
时谐电场为ANSYS10.0推出的新功能，ANSYS8.0之前不具备。
2 时谐电场单元：
Plane121, Plane230。本人仅试验2D条件下这两个单元，也许其它单元也有此功能，但未验证，主要需要查看单元所要求的“材料属性”。
3 特点：
体现了“静电场”的电容特性，“恒定电流”场的电流特性。所以最后可以求电容、损耗、导纳这一类问题。
4 算例程序：
一个平行版电容导纳的求解问题。
! Part 1: Initializing data about the system;
a=9.e-2 ! radius, m
d=0.1e-2 ! thickness, m
epsr=1143 ! relative permittivity
tand=0.0105 ! loss tangent
Vo=50 ! voltage amplitude, V
f1=0 ! begin frequency, Hz
f2=1E6 ! end frequency, Hz
eps0=8.854e-12 ! free space permittivity, F/m
Pi=acos(-1)
C=epsr*eps0*Pi*a**2/d ! capacitance, F
P2d=Pi*f2*Vo**2*C*tand ! power dissipation at freq. f2, Watt
! Part 2: Creating and meshing model;
/PREP7
et,1,PLANE230,,,1 ! axisymmetric electric element
!emunit,epzro,eps0 ! specify free-space permittivity
mp,perx,1,epsr ! electric material properties
mp,lsst,1,tand
rect,,a,,d ! model and mesh
esize,d/2
Amesh,1
! Part 3: Boundary conditions and loads
nsel,s,loc,y,0
cp,1,volt,all ! define bottom electrode
*get,n_grd,node,0,num,min ! get master node on bottom electrode
nsel,s,loc,y,d
cp,2,volt,all ! top electrode
*get,n_load,node,0,num,min ! get master node on top electrode
nsel,all
d,n_grd,volt,0 ! ground bottom electrode
d,n_load,volt,Vo ! apply voltage load to top electrode
Finish
! Part 4: Solving the harmonic electric field;
/solu
antype,harm ! harmonic analysis
harfrq,f1,f2 ! frequency range
nsubs,10 ! number of substeps
outres,all,all ! write all solution items to the result file
kbc,1 ! stepped load
solve
Finish
! Part 5；Postprocedures;
/post1
/com,Calculate power dissipation at frequency = %f2%, Hz
set,last ! read last data set
Etab,jh,jheat ! fill etable with Joule heat rates per unit volume
Etab,vol,volu ! fill etable with element volumes
Smult,dpower,jh,vol ! fill etable with element Joule heat rates
Ssum ! sum element Joule heat rates
/com,Expected power dissipation = %P2d%, Watt
Finish
! Part 6: TimeHist___postprocedure
/post26
RForce,2,n_load,amps ! reaction current I
Prod,3,2,,,Y_ANSYS,,,1/Vo ! Y_ansys = I/V
Prod,4,1,,,,,,2*Pi*C ! 2*Pi*f*C
cfact,tand,,,1
add,5,4,4,,Y_TARGET ! Y_target = 2*Pi*f*C*(tand+j)
prcplx,1
prvar,Y_ANSYS,Y_TARGET
Finish
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