Altair Flux，可以模擬靜磁、穩態和瞬態條件，以及電氣和熱特性

在寒冷乾燥的冬季，日常操作（例如撥動電燈開關或抓住門把手）可能會導致不受歡迎的震動。靜電是正負電荷不平衡的結果；當您體內積累的負電荷積累了足夠的電壓以從您的手跳到帶正電的物體時，您會感到震驚。當電荷相等時，它們會產生火花。這種情況在冬天更常見，因為冷空氣比暖空氣含有更少的水分。空氣中的水蒸氣會將電荷從您的身體中帶走，但當水蒸氣較少時，靜電荷更有可能累積到“令人震驚”的程度。

如果您害怕靜電但又不願放棄穿著毛絨襪在地毯上走動，您可能想知道如何避免被電擊。那麼，有沒有什麼技巧可以在不產生火花的情況下觸摸門把手？我們用電磁模擬軟件找出來。

Altair 日本團隊的 Nobuyuki Fukuoka 選擇使用稱為Charge by Fieldscale的靜電場分析工具，該工具可通過Altair 合作夥伴聯盟獲得。這個易於使用的模擬工具幫助他測試用指尖或手掌接觸物體是否更容易產生靜電衝擊。

 

用指尖接觸帶電物體

下面的圖 1 表示指尖靠近物體。

圖 1：指尖接近物體的模型。

 

由於 Charge 使用邊界元方法，因此在本研究中，我們不需要為指尖和物體之間的空間設置網格。要充電的物體被識別為導體，手指被識別為電介質，如下所示。對於導體，在進行電容矩陣提取分析時會自動施加1伏電壓，對於電介質，則視情況而定。只需定義材料即可完成此步驟。

 

圖 2：材料定義。

 

圖3顯示了充電狀態，但目前尚不清楚指尖釋放靜電的難易程度。

圖 3：充電狀態。

 

因此，如圖 4 所示，從手指尖向帶電物體畫一條線。現在可以很容易地在這條線上繪製電壓分佈。

圖 4：為繪製電壓圖而繪製的線。

 

圖 5 顯示了指尖和帶電物體之間的電壓分佈。電壓不是絕對值，差異很重要。在這個模型中，手指和物體之間有 0.02V 的電壓。

圖 5：手指靠近時的電壓分佈。

 

將手掌靠近帶電物體

接下來，我們研究了當我們將手掌靠近帶電物體時會發生什麼（圖 6）。手掌是一個半徑為50毫米，厚度為20毫米的圓柱體。我們使用與指尖研究相同的條件對物體和它們之間的間隙進行建模。

圖 6：手掌模型。

 

同樣，在最初查看充電狀態時（圖 7），很難判斷靜電放電的可能性有多大。

圖7：掌上充電狀態。

 

以與之前的模擬相同的方式檢查手掌和物體之間的電壓（圖 8），我們發現施加了 0.005V。這只是指尖模型中觀察到的電壓的四分之一。因此，我們發現用手掌觸摸帶電物體比用指尖觸摸同一物體更不可能釋放電擊。

圖 8：手掌靠近時的電壓分佈。

 

我們的結論：用你的手掌觸摸

電荷是排列物體和計算靜電場的好工具。您所要做的就是準備形狀的表面網格，選擇材料，軟件會自動為用戶設置大部分分析條件。此外，如果您想對移動手指以測量不同距離的靜電進行更詳細的研究，例如，您可以使用Altair Flux，它可以模擬靜磁、穩態和瞬態條件，以及電氣和熱特性。