当前位置：文档之家 › 学年工程电磁场数值计算试题程序答案

学年工程电磁场数值计算试题程序答案

  • 格式：doc
  • 大小：221.50 KB
  • 文档页数：21

下载文档原格式

  / 21

合集下载

工程电磁场课后答案1(完整)

工程电磁场课后答案1(完整)

0.29K
7401
VOH 74LS00
2.9.1 驱动: 负载: 拉电流: 灌电流: 扇出:
2.9.2 VOH > VIH VOL < VIL IOH > IIH IOL > IIL
第三章 组合逻辑电路分析与设计
3.1.2证明（C）A ABC ACD C D E
A ACD (C D )E
(b) _______ ________ _______ ________
A B C D C D A D
( A B)(C D) (C D)( A D)
(C D)( A B D)
AC AD BC BD CD D
AC BC D
3.2.1展开最小项(a) L A(B C) A BC A(B B)(C C) ( A A)BC
mi
3.2.2 (a)
______________________
___________________
AC ABC BC ABC AC BC BC ABC
灌电流多余: (8-4.8)/0.4=8
N=min(8,17)=8
2.4.5
__________________ ____ ____
L AB BC D E
AB BC D E
2.4.6 RP计算 (1)拉电流时
VCC R IP IH 74LS 00 VOH 7401
D=0 选中低位片1；D=1 选中高位片2
01234
56789
1
0
1
A B C D
0
2
0
4.2.9 7位数字译码显示电路

《电磁场问题数值算法》经典习题解答

《电磁场问题数值算法》经典习题解答
《电磁场问题数值算法》学习经典习题
吕波
矩量法
问题：求解金属圆柱在水平入射均匀平面波照射下，面电流分布及由此产生的远 区散射场分布。 分析：可将面电流密度用脉冲函数展开，即：
N J sz i i (r r i ) ……………………………………………………（1-1） i 1
它表示把导体横截面的周界分成 N 个小段， 且设每一个小段中的面电流密度 i 作 均匀分布。这样算子方程为：
jk ( x j cos i y j sin i )
（j=1,2,…,N）……………………（1-8）
Matlab 源程序如下：
%矩量法计算圆柱散射 %copyright by lvbo % clear; yita=120*pi%自由空间波阻抗 freq=5*10^8%频率为 500MHz k=(2*pi*freq)/(3*10^8)%该频率的传播常数 N=100%将圆柱导体横截面的周界 l 分成 N 个小段 r=0.1%圆柱导体的半径为 0.1 detaL=2*pi*r/N%每个小段的长度 2003,6,24
Hx1=zeros(N+1,N); Hy1=zeros(N,N+1); %迭代后新时刻场量值 Ez2=zeros(N+1,N+1); Hx2=zeros(N+1,N); Hy2=zeros(N,N+1); %设置脉冲源 tao=2*10^-10;%高斯脉冲的宽度 t0=tao/2%高斯脉冲峰值出现的时刻 deltaL=L/N;%空间间隔要求 deltaT=tao/(4*N);%时间间隔要求 t=0;%可以修改 t 的值一观察不同时刻的电磁场 %迭代过程 for dc=1:1000%迭代的次数 ca=1;%迭代系数 cb=deltaT/yps; cp=1; cq=deltaT/u; %激励源加入 It=exp(-4*pi*(t-t0).^2/(tao^2)); %非边界场值迭代 clear i j; for i=1:(N+1) for j=1:N Hx2(i,j)=cp*Hx1(i,j)-cq*(Ez1(i,j+1)-Ez1(i,j))/deltaL; end end clear i j; for i=1:N for j=1:(N+1) Hy2(i,j)=cp*Hy1(i,j)+cq*(Ez1(i+1,j)-Ez1(i,j))/deltaL; end end clear i j; for i=2:N for j=2:N

《工程电磁场》习题答案

《工程电磁场》习题答案
2

r' R
(
R d
)
2
4 R
d
R
2
8-1 一个空气介质的电容器，若保持板极间电压不变，向电容器的板极间注满介电常数为
4 0 的油，问注油前后电容器中的电场能量密度将如何改变？若保持电荷不变，注油前
后电容器中的电场能量密度又将如何改变？ 解：
c E
s
d U d
D E c Q U we 1 1 D E E 2 2

1 br u 0 ih 2
) dr a b ln ac bc )
0
u 0 ih 2 u 0 ih 2
ar br
(ln
a (b c ) b(a c)
u 0 whI cos wt b(a c) a (b c )

d dt
m
2
ln
6-4 如题 6-4 图所示，一半径为 R 的接地体球，过球面上一点 P 作球面的切线 PQ,在 Q 点 放置点电荷 q，求 P 点的电荷面密度， 解：
E
0

2 0 r
2-8 解： E 2 r
E
r
2
0

E
r 2 0

2 0
R r

2 0
d
2-15 解：电场切向连续，电位移矢量法向连续
E 2 x 2 0, E 2 y 1 0, D 2 z 5 0 r 0
JD D t E t
U m
d
w cos wt
2 rH r J D r
2 2
wU
d
m

学年工程电磁场数值计算试题程序答案

学年工程电磁场数值计算试题程序答案

2015-2016学年研究生工程电磁场数值计算试题1 总结有限元法计算电磁场问题的步骤，并说明什么叫正问题和逆问题？（20分）答：基本步骤分为三大步：前处理（Preprocession ），求解（Solution ），后处理（Postprocession ）。

前处理主要包括：单元选择，材料定义，几何模型，网络划分，模型局部调整和施加荷载。

求解主要包括：分析问题的类型，设定分析参数，添加荷载条件，建立荷载工况和求解。

后处理主要包括:结果的文字输出（Result list ）,结果的云图输出（Result contour ），结果的矢量输出（Result vector ），结果的路径输出（Result mapping ），Element Table 的提取，Load Case 及组合。

正文题：已知场源、边界和媒质，计算场量。

给定场的计算区域、各区域的材料组成和特性，以及激励源的特性，求场域中的场量随时间、空间的分布规则。

逆问题：根据场量分布要求，求取场源。

根据电磁装置设定的场量值及其有关的特性的要求，求解该装置的的结构、尺寸、媒质性能参数和激励参数等。

2 设计一个高压点火器，用分析其电场分布，说明影响点火器起火的主要参数，并说明怎样改变参数可以容易地点火？（20分） 建立模型如图选择两个尖端为路径，电位图和电场强度图如下图所示 程序如下：/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP 21:32:18 01/14/2016 /input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON /CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 /REPLOT,RESIZE /FILNAME,T2,0 /PREP7 !* /NOPR /PMETH,OFF,1 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,0 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,1 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,1 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Electric !* !* ET,1,PLANE121 !* !* MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,PERX,1,,1 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,1,,1e+10FLST,3,1,8FITEM,3,0,0.1E-02,0K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.3E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.3E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,-0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0,-0.1E-02,0K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,-0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.3E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.3E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,0.2E-02,0 K, ,P51X LSTR, 1, 2LSTR, 3, 2LSTR, 4, 3LSTR, 5, 4LSTR, 6, 5LSTR, 7, 8LSTR, 6, 7LSTR, 9, 8LSTR, 10, 11LSTR, 9, 10LSTR, 12, 13LSTR, 12, 11LSTR, 13, 14LSTR, 14, 1FLST,2,14,4FITEM,2,4FITEM,2,3FITEM,2,2FITEM,2,1FITEM,2,6FITEM,2,7FITEM,2,5FITEM,2,10FITEM,2,9FITEM,2,8FITEM,2,12FITEM,2,11FITEM,2,13FITEM,2,14AL,P51XALLSEL,ALLCM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1AATT, 1, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*SMRT,6SMRT,1MSHAPE,0,2D MSHKEY,0 !*CM,_Y,AREAASEL, , , , 1 CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y !*AMESH,_Y1 !*CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 !*ALLSEL,ALL FINISH /SOL !*ANTYPE,0/REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZEFLST,2,4,4,ORDE,4 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 FITEM,2,13 FITEM,2,-14 /GO !*DL,P51X, ,VOLT,0FLST,2,4,4,ORDE,3 FITEM,2,6 FITEM,2,-8 FITEM,2,10 /GO !*DL,P51X, ,VOLT,7000 /REPLOT,RESIZE /REPLOT,RESIZE /STATUS,SOLU SOLVE FINISH /POST1 !*/EFACET,1 PLNSOL, VOLT,, 0 !*/VSCALE,1,1,0 ! !*PLVECT,EF, , , ,VECT,ELEM,ON,0 PATH,1,2,30,20,PPATH,1,0,0,0.001,0,0, PPATH,2,0,0,-0.001,0,0, /PBC,PATH,1 /REPLOT /PBC,PATH,0 !* !*PDEF, ,EF,SUM,AVG /PBC,PATH, ,0 !*PLPATH,EFSUM PLPATH,S FINISH ! /EXIT,ALL（3）分析可得，物体击穿放电主要与材料，形状，所加电压有关。

工程电磁场数值计算

工程电磁场数值计算

工程电磁场数值计算大作业报告一、大作业要求运用FEM法求解算题5—8，删去要求（2），设其具有平行平面磁场分布的特征。

作业题目如下所示：二、问题分析及建立模型根据P149对平行平面场的静电场和磁场统一的数学模型的描述我们可以得到此问题对应的偏微分方程及相应的定解问题为：322220000300;;0;ρρμρϕ===⎧∂∂+=⎪∂∂⎪⎪==⎨⎪∂⎪=⎪∂⎩-y x H A A s y A A Ain x n进而可以求得此题对应的泛函及等价的变分问题为：2422221()221min(0;0)2S l l S A A A F A JA dxdy dl x y n A A A dxdy J x y n μ+⎡⎤⎛⎫∂∂∂⎛⎫=+--⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎡⎤⎛⎫∂∂∂⎛⎫=+===⎢⎥ ⎪ ⎪∂∂∂⎝⎭⎢⎥⎝⎭⎣⎦⎰⎰⎰⎰⎰00;==y A 3003;ρρμρϕ==-H sin A根据以上条件，我们可以把此题与例5-2作比较，他们的边界条件形式已经基本一致了，所以我们可以利用EMF2D的程序对此题进行计算。

下面所以下我们的主要解题思路。

1、由于是一个圆形区域，且是对称的，所以我们只需求1/4圆周即可。

我们运用圆域剖分程序CAMG对整个区域进行剖分。

这里我们需要注意的是最外层的边界条件，我们选用选定10倍半径，即1米，进行三段剖分。

2、运用程序EMF2D，把圆域剖分出来的结果当作此程序的输入。

需要注意的是需要对剖分出来的最外层的点，进行“手动输入”。

我们需要注意两个程序的输入输出的格式进行统一，修改EMF2D 的强制边界条件程序FB。

三、程序及结果1、圆域剖分我们并没有改变什么CAMG程序，程序如下我们的输入数据如下：由输入可以知道我们内环分7段，中环分8段，外环分6段。

得到的输出结果CAMGOUT结果如下：前面表示节点坐标，后面表示每个三角元的顶点编号。

根据结果，我们得知了内环剖分了1~49个节点，中环剖分了49~169个节点，外环剖分了169~190的节点。

工程电磁场习题解答2

工程电磁场习题解答2
球的电位：
半球接地体的接地电阻：
代入数据得到R=53.87Ω对于x处的电位可得：
在点B，x＝0.3m。一个跨步距离上的点C，x=0.3+0.75=1.05m，并以I＝100A代入φx，则跨步电压为：
22.（毕—萨定律例题）真空中,半径为R的载流导线,通以电流I，求其轴线上一点p的磁感应强度的方向和大小.
解图示A、B为两细长导线，令单位长度上分别带电荷+τ，-τ，先求两者之间的电压。因导线很细，d>>R0，可视导线的几何轴与电轴重合，由电场叠加原理，则可得不考虑地面的影响时，导线A与B连接轴线相近表面处点1及点2的电位为：
，
两导线间电压：
按电容的定义，可得单位长度两导线间的电容：
考虑地面的影响，则对应地设置镜象A′之电荷为-τ，镜象B′之电荷为+τ。由电场叠加原理，同样可得任一点P的电位为：
解： ，
由对称性分析，该磁场强度只有x方向的分量。
23.（毕—萨定律例题）求半圆形导线通以电流I时，在其圆心O处的磁感应强度的方向和大小.
解：由毕奥—萨伐尔定律知：
由右手定则知，B的方向指向纸的背面。而r=R, dl=Rdθ，则：
24.（磁场强度与磁场力例题）两平行、轴线间距离为d的半无限长直导线1、2，以直导线3连接，导线为铜线，其半径均为a。通以电流I（假定电流集中在导线的几何轴线上），试确定连接1，2的导线段3所受的磁场力。
解长直导线外任一点的磁感应强度
与其距离为r的各点上B的方向相同。窄长条上穿进的磁通
于是，穿过ΔA’B’C’磁通为：
代入数据，得到数值结果
26.（安培环路定理及磁化强度例题）空气中有一长直钢芯铝线，钢芯半径为R1，铝线的内外半径分别为R1、R2。钢的电导率为γ1，相对磁导率为μr，铝的电导率为γ2。设此导线中电流强度为I（假设电流在各介质内都作均匀分布），求导线内部的磁感应强度及磁化强度。

工程电磁场习题解答2

解图示A、B为两细长导线，令单位长度上分别带电荷+τ，-τ，先求两者之间的电压。因导线很细，d>>R0，可视导线的几何轴与电轴重合，由电场叠加原理，则可得不考虑地面的影响时，导线A与B连接轴线相近表面处点1及点2的电位为：
，
两导线间电压：
按电容的定义，可得单位长度两导线间的电容：
考虑地面的影响，则对应地设置镜象A′之电荷为-τ，镜象B′之电荷为+τ。由电场叠加原理，同样可得任一点P的电位为：
对于w匝线圈，密绕不考虑漏磁，则这一磁通与w匝线圈交链，其磁链Ψ＝wΦ，所以w匝线圈产生的总磁链为 ，其自感为：
对于内自感，一般均采用近似计算法。不论回路形状如何，其内自感计算可等同于无限长直导线的情况，回路的内自感为线圈的长度l乘以单位长内自感，即： 。
一般而言，回路的内自感远小于外自感，所以回路的自感为：L=Li+Lo≈Lo
29.（矢量磁位计算）用矢量磁位的方法，求无限长的平行双输电线的磁场。
解设双输电线通过的电流大小相等方向相反，分布在z轴两边，且输电线轴线距z轴的距离均为x0。双输电线磁场的矢量磁位方向显然平行于z轴。由于输电线为无限长，在平行于xoy平面上磁场分布相同，研究点P（x，y，o）的情况。点P的矢量磁位由导线1和2的矢量磁位A1、A2叠加而得。首先单独考虑导线1的矢量位时，若选定坐标原点o为参考点，则电流I沿z轴方向，任一点P（r，α，z）的矢量磁位A将只有Az分量。
此时通过图示单位长度小环侧面积的磁通为
导线单位长度内磁链
导线单位长度内自感
线圈回路自感则等于外自感与内自感之和。
其中l1为线圈回路轴心线的长度，l2为线圈回路内周界的长度。平行双输电线单位长度的外自感，若再计入其内自感则得平行双输电线单位长度的自感

工程电磁场部分课后习题答案

12-1 一点电荷q放在无界均匀介质中的一个球形空腔中心■设介质的介电常数为一空腔的半径为S求空腔表面的极化电荷面密度。

解由高斯定律，介质中的电场强度为-P(SM- e r) =KT 二——_- E4πer2*r由关系式n = e0E+P,得电极化强度为P-(E - Eo)E = ---- --- -4 Tter因此，空腔表面的极化电荷面密度为1-3-1从静堪场基本方程出发‘证明当电介质均匀时*极化电荷密度P P 存在的条件是自由电荷的体密度P不为零,且有关系式P P- - (I-^)P O解均匀介质的E为常数C t从关系式D= ε0E + P Xr> = εE1得介质中的电极化强度P=D-ε0E-D-E0≤ = (l扱化电荷密度PP =-V -P= - V *[(1 -~)D \=〜D灼(1 一“)Tl )V ・！>εε由円・DP和Sl -号)=仇故上式成为P P=-学)卩1-4-3 IJillF列静电场的边值问题：(0电荷体密度分别为角和他，半径分别为G的双层同心带电球体(如题1 - 4 - 3 图(a));(2)在两同心导体球壳间，左半部和右半部分别填充介电常数为引与∈2 的均匀介质，内球壳带总电荷量为外球売接地(如题1-4-3图(b));(3)半径分别为α与B的两无限也空心同轴圆柱面导体，内圆柱表面上单位长度的电量为厂外圆柱面导休接地(如题I -3图(C))O仅供用于学习版权所有郑州航院电气工程及其自动化邓燕博倾力之作J⅛ t -4- 3 图解（1）选球坐标系，球心与原点重合寸数，故有如下静电场边值问题：由对称性町知，电位护仅为厂的函y1 d zd7σ豁-EO(0≤r< α)⅜d / 不&豁-(a<r<b)I Y Ct ( 乔& (XY 8：r = a=⅞¾’r ≡αιL严翠f P2F = A =拓I lr = A—金一e⅛r =⅛卄L呦=有限值，P-I rf 8-0（2）选球坐标乘*球心与原点重介。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

2015-2016学年研究生工程电磁场数值计算试题1 总结有限元法计算电磁场问题的步骤，并说明什么叫正问题和逆问题？（20分）答：基本步骤分为三大步：前处理（Preprocession ），求解（Solution ），后处理（Postprocession ）。

前处理主要包括：单元选择，材料定义，几何模型，网络划分，模型局部调整和施加荷载。

求解主要包括：分析问题的类型，设定分析参数，添加荷载条件，建立荷载工况和求解。

后处理主要包括:结果的文字输出（Result list ）,结果的云图输出（Result contour ），结果的矢量输出（Result vector ），结果的路径输出（Result mapping ），Element Table 的提取，Load Case 及组合。

正文题：已知场源、边界和媒质，计算场量。

给定场的计算区域、各区域的材料组成和特性，以及激励源的特性，求场域中的场量随时间、空间的分布规则。

逆问题：根据场量分布要求，求取场源。

根据电磁装置设定的场量值及其有关的特性的要求，求解该装置的的结构、尺寸、媒质性能参数和激励参数等。

2 设计一个高压点火器，用分析其电场分布，说明影响点火器起火的主要参数，并说明怎样改变参数可以容易地点火？（20分） 建立模型如图选择两个尖端为路径，电位图和电场强度图如下图所示程序如下： /BATCH /COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP20090415 21:32:18 01/14/2016 /input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON /CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 /REPLOT,RESIZE /FILNAME,T2,0 /PREP7 !* /NOPR /PMETH,OFF,1 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,0 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,1 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,1 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Electric!*!*ET,1,PLANE121!*!* MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,1,,1 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,1,,1e+10FLST,3,1,8FITEM,3,0,0.1E-02,0K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.3E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.3E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,-0.1E-02,-0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0,-0.1E-02,0K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,-0.2E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.3E-02,-0.4E-02,0 K, ,P51X FLST,3,1,8FITEM,3,0.3E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,0.4E-02,0 K, ,P51XFLST,3,1,8FITEM,3,0.1E-02,0.2E-02,0 K, ,P51XLSTR, 1, 2 LSTR, 3, 2 LSTR, 4, 3 LSTR, 5, 4 LSTR, 6, 5 LSTR, 7, 8 LSTR, 6, 7 LSTR, 9, 8 LSTR, 10, 11 LSTR, 9, 10 LSTR, 12, 13 LSTR, 12, 11 LSTR, 13, 14 LSTR, 14, 1 FLST,2,14,4FITEM,2,4FITEM,2,3FITEM,2,2FITEM,2,1FITEM,2,6FITEM,2,7FITEM,2,5FITEM,2,10FITEM,2,9FITEM,2,8FITEM,2,12FITEM,2,11FITEM,2,13FITEM,2,14AL,P51XALLSEL,ALLCM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1AATT, 1, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*SMRT,6SMRT,1MSHAPE,0,2DMSHKEY,0!*CM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA'CMSEL,S,_Y!*AMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!*ALLSEL,ALLFINISH/SOL!*ANTYPE,0/REPLOT,RESIZE/REPLOT,RESIZEFLST,2,4,4,ORDE,4FITEM,2,1FITEM,2,-2FITEM,2,13FITEM,2,-14/GO!* DL,P51X, ,VOLT,0FLST,2,4,4,ORDE,3FITEM,2,6FITEM,2,-8FITEM,2,10/GO!*DL,P51X, ,VOLT,7000/REPLOT,RESIZE/REPLOT,RESIZE/STATUS,SOLUSOLVEFINISH/POST1!*/EFACET,1PLNSOL, VOLT,, 0!*/VSCALE,1,1,0!!*PLVECT,EF, , , ,VECT,ELEM,ON,0 PATH,1,2,30,20,PPATH,1,0,0,0.001,0,0, PPATH,2,0,0,-0.001,0,0,/PBC,PATH,1/REPLOT/PBC,PATH,0!*!*PDEF, ,EF,SUM,AVG/PBC,PATH, ,0!*PLPATH,EFSUMPLPATH,SFINISH! /EXIT,ALL（3）分析可得，物体击穿放电主要与材料，形状，所加电压有关。

当采用统一击穿物体放电，所加电压相同和相处距离相同时，尖对尖最易击穿放电，尖对板击穿放电次之，板对板最不易放。

在形状相同，击穿介质一样时，一般所加电压越高越容易击穿。

综上所述：使所加电压的物体之间距离越短，形状越接近尖对尖就越容易放电。

同时，选择击穿电压较低的介质也是实现击穿发电的途径。

3如图1所示，10.01m R =、20.08m R =，30.12m R =，半径1R 以内是金属球，其上电位为2000V ϕ=，大于半径1R 小于半径2R 之间为第一种电解质（即绝缘体），其相对介电常数为1r ε，大于半径2R 小于半径3R 之间为第二种电解质，其相对介电常数2r ε，第二种电解质外面是导体层，该导体层接地，试分析当（1）当11r ε=，280r ε=，（2）180r ε=，21r ε=，两种情况时两种电解质内E 和D 的分布，并说明两种情况下E 和D 的分布不同的原因。

（20分）图1答：（1）程序：/BATCH /COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP20090415 11:02:26 01/12/2016 /input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1 /GRA,POWER /GST,ON /PLO,INFO,3 /GRO,CURL,ON /CPLANE,1 /REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0 /REPLOT,RESIZE /FILNAME,T3,0 !* /NOPR /PMETH,OFF,1 KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,0 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,1 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,1 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !* /COM, /COM,Preferences for GUI filtering have been set to display: /COM, Electric !* /PREP7 !* ET,1,PLANE121 !* !* MPTEMP ,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,1,,1 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,1,,1e+10 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,2,,1e+10 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,2,,80PCIRC,0.08,0.01,0,360, PCIRC,0.12,0.08,0,360, FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2AGLUE,P51XALLSEL,ALLCM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1AATT, 1, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*CM,_Y,AREAASEL, , , , 3CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1AATT, 2, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*!*SMRT,6SMRT,6SMRT,1 MSHAPE,0,2D MSHKEY,0!*FLST,5,2,5,ORDE,2 FITEM,5,1 FITEM,5,3CM,_Y,AREA ASEL, , , ,P51X CM,_Y1,AREA CHKMSH,'AREA' CMSEL,S,_Y!*AMESH,_Y1!*CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2!*FINISH/SOLFINISH/PREP7 ALLSEL,ALL FINISH/SOLFLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,9 FITEM,2,-12/GO!*DL,P51X, ,VOLT,0 FLST,2,4,4,ORDE,2 FITEM,2,5 FITEM,2,-8/GO!*DL,P51X, ,VOLT,2000 /STATUS,SOLU SOLVEFINISH/POST1FINISH/POST26FILE,'T3','rth','.'/UI,COLL,1 NUMVAR,200 SOLU,191,NCMIT STORE,MERGE FILLDATA,191,,,,1,1 REALVAR,191,191 FINISH/POST1!*/EFACET,1 PLNSOL, VOLT,, 0 !*/VSCALE,1,1,0!!*PLVECT,D, , , ,VECT,ELEM,ON,0!*/VSCALE,1,1,0!!*PLVECT,EF, , , ,VECT,ELEM,ON,0FINISH! /EXIT,ALL图3-1D图3-2 E （2）程序/BATCH/COM,ANSYS RELEASE 12.0.1 UP20090415 11:02:26 01/12/2016/input,menust,tmp,'',,,,,,,,,,,,,,,,1/GRA,POWER/GST,ON/PLO,INFO,3/GRO,CURL,ON/CPLANE,1/REPLOT,RESIZE WPSTYLE,,,,,,,,0/REPLOT,RESIZE/FILNAME,T3,0!*/NOPR /PMETH,OFF,1KEYW,PR_SET,1KEYW,PR_STRUC,0KEYW,PR_THERM,0KEYW,PR_FLUID,0KEYW,PR_ELMAG,1KEYW,MAGNOD,0KEYW,MAGEDG,0KEYW,MAGHFE,0KEYW,MAGELC,1KEYW,PR_MULTI,0KEYW,PR_CFD,0/GO!*/COM,/COM,Preferences for GUI filtering havebeen set to display:/COM, Electric!*/PREP7!*ET,1,PLANE121!*!* MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,1,,80 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,1,,1e+10 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,2,,1e+10 MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,PERX,2,,1PCIRC,0.08,0.01,0,360, PCIRC,0.12,0.08,0,360,FLST,2,2,5,ORDE,2FITEM,2,1FITEM,2,-2AGLUE,P51XALLSEL,ALLCM,_Y,AREAASEL, , , , 1CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1AATT, 1, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*CM,_Y,AREAASEL, , , , 3CM,_Y1,AREACMSEL,S,_Y!*CMSEL,S,_Y1 AATT, 2, , 1, 0, CMSEL,S,_YCMDELE,_YCMDELE,_Y1!*!*SMRT,6SMRT,6SMRT,1MSHAPE,0,2DMSHKEY,0!*FLST,5,2,5,ORDE,2FITEM,5,1FITEM,5,3CM,_Y,AREAASEL, , , ,P51XCM,_Y1,AREACHKMSH,'AREA'CMSEL,S,_Y!*AMESH,_Y1!*CMDELE,_YCMDELE,_Y1CMDELE,_Y2!*FINISH/SOLFINISH/PREP7ALLSEL,ALLFINISH/SOLFLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,9FITEM,2,-12/GO!*DL,P51X, ,VOLT,0FLST,2,4,4,ORDE,2FITEM,2,5FITEM,2,-8/GO!*DL,P51X, ,VOLT,2000 /STATUS,SOLU SOLVEFINISH/POST1FINISH/POST26FILE,'T3','rth','.'/UI,COLL,1 NUMVAR,200 SOLU,191,NCMIT STORE,MERGE FILLDATA,191,,,,1,1 REALVAR,191,191 FINISH/POST1!*/EFACET,1PLNSOL, VOLT,, 0!*/VSCALE,1,1,0!!*PLVECT,D, , , ,VECT,ELEM,ON,0!*/VSCALE,1,1,0!!*PLVECT,EF, , , ,VECT,ELEM,ON,0FINISH! /EXIT,ALL图3-3 D图3-4 E4 一个螺旋管，如图2所示，其中ABCD长方形为线圈骨架，其EFGH和IJKL两个长方形为线圈，通过线圈的电流密度为210A/mJ=，MNPQ长方形为包含整个螺旋管线圈的总待求区域的外边界，几个关键点坐标分别为A（-0.025，-0.05），C（0.025，0.05），E(-0.028,-0.04)G(-0.025,0.04),I(0.025,-0.04),K(0.028,0.04),M(-0.03,-0.058),P(0.03,0.058)。