COMSOL仿真无限长导线周围金属体电荷分布.PDFVIP

COMSOL仿真无限长导线周围 金属体电荷分布 报告人：罗强 导 师：仵杰 教授 西安石油大学 Excerpt from the Proceedings of the 2016 COMSOL Conference in Shanghai 研究的主要 内容 1.引言 2.无限长导线周围金属体二维模型与验证 3.无限长导线周围金属体三维模型 4.高压电线下汽车表面电荷分布特性 5.结论 1.引言 高压线表面 电荷在周围产生强的电场，应用 COMSOL软件三维数值计算研究并分析无限长导线周 围金属体距导线不同距离的电荷分布特性，建立了 汽车经过不同高度高压线下方的模型，揭示了其表 面 电荷分布特性。 2.无限长导线周围金属体二维模型与验证 导线 导线 镜像圆 镜像圆 金属圆片 金属圆片 图1 二维镜像原理理论模型 推导出的空间电场计算公式 导线 金属圆片 图2 二维金属薄圆片电场分布特性 图3 二维模型表面电场分布与解析解对比 金属圆盘表面空间电场强度近似正态分布 ，距离导线越近表面 电场强度越大，电荷密度越大 。二维金属圆片模型数值计算与 二维镜像原理推导出的公式计算结果一致 ，验证 了COMSOL数值 计算结果的合理正确性 。 二维金属圆片与导线距离变化对表面电荷分布的影响 随着金属圆片距离导线增加 ，近导线侧边缘 电荷 分布逐渐减少 ，较远处，金属圆片表面 电荷分布 趋于均匀分布 。 距导线20m 距导线40m 距导线60m 距导线80m 距导线100m 图4 二维金属圆片距导线不同距离表面电荷分布特性 3.无限长导线周围三维金属体模型 图5 三维金属球体电荷分布侧视图 图6 三维金属球体电荷分布正视图 三维模型金属球体外表面距离导 线位置相 同处 电场强度大小相 同， 平行导线 距离导线近处 电荷分布密集 。正 最大圆 视 图电荷分布等值线为椭 圆形， 垂直导线 随着距离导线越远 ，椭 圆的长半 最大圆 轴与短半轴基本相等 。 图7 三维金属球体平行导线最大圆 与垂直导线最大圆电荷分布特性 三维金属球体与导线距离变化对表面电荷分布的影响 建立距离导线不同位置处的金属球体模型，可以看出