申请/专利权人：山东理工大学

申请日：2024-04-12

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118036415B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.21#授权;2024.05.31#实质审查的生效;2024.05.14#公开

摘要：本发明属于有限元仿真计算技术领域，具体涉及基于格局均匀度和双矩阵Dexel的极间击穿仿真方法，步骤包括利用原子力显微镜获得放电凹坑的三维坐标数据；通过MATLAB软件形成放电凹坑的单矩阵Dexel高度元素模型和金属蚀除产物的单矩阵Dexel高度元素模型；分别模拟金属蚀除产物浓度变化和位置随机动态变化；通过联合仿真将双矩阵Dexel模型转化为物理计算模型；设置电准静态理论的边界条件；在模型开发器中划分非均匀网格，并完成求解器设置，进行求解计算；进行求解结果后处理，进而获得临界击穿距离稳定条件。本发明通过求解获得临界击穿条件，可以为分析阴极和阳极之间放电间隙调节提供解决方案。

主权项：1.一种基于格局均匀度和双矩阵Dexel的极间击穿仿真方法，其特征在于包括以下步骤：S1、利用原子力显微镜，通过形貌扫描获得电极表面的凹坑形貌，获得放电凹坑的三维坐标数据；S2、通过MATLAB软件形成放电凹坑的m×m×L1的单矩阵Dexel高度元素模型，按格局均匀度将一系列放电凹坑三维坐标按照时序加载到模型表面，其中m×m表示MATLAB中的网格分辨率，L1表示放电凹坑的凹陷和凸起部分相对坐标原点平面的高度元素；S3、对阴极和阳极间产生的金属蚀除产物位置随机赋值，通过MATLAB软件形成金属蚀除产物的n×n×L2的单矩阵Dexel高度元素模型，其中n×n表示MATLAB中的网格分辨率，L2表示金属蚀除产物相对坐标原点平面的高度元素，阴极为电极，阳极为工件；S4、通过改变模型网格分辨率和对矩阵元素随机赋值，分别模拟金属蚀除产物浓度变化和位置随机动态变化；S5、通过COMSOL-MATLAB联合仿真将电极表面放电凹坑及金属蚀除产物的双矩阵Dexel模型转化为物理计算模型，双矩阵Dexel模型即为S2和S3中的单矩阵Dexel高度元素模型；S6、在COMSOL的模型开发器的电磁场模块中，设置电准静态理论的边界条件；S7、在模型开发器中划分非均匀网格，并完成求解器设置，进行求解计算，获得不同金属蚀除产物浓度下阴极、阳极之间的电场畸变位置与电场强度；S8、进行求解结果后处理，进而获得临界击穿距离稳定条件；所述的S1中，利用原子力显微镜扫描电极表面凹坑形貌，获得单个放电凹坑的256×256个三维坐标数据点，并分别将X坐标、Y坐标和Z坐标数据存储在各自的坐标矩阵中；所述的S2中，将S1中获取的X坐标矩阵、Y坐标矩阵和Z坐标矩阵中的数据通过MATLAB软件构建三维结构，并预置m×m×L1的单Dexel高度元素矩阵，其中m×m表示MATLAB中的网格分辨率，即表征加载电极表面原始三维数据个数；然后按格局均匀度将一系列放电凹坑三维坐标按照时序加载到模型表面，步骤为：S21、为每个放电凹坑确定其独占圆，其中独占圆半径为某一放电凹坑与距离其最近放电凹坑中心距的一半；S22、为每一个放电凹坑确定完独占圆后，放电凹坑分布的均匀度系数即为所有放电凹坑独占圆面积之和与覆盖所有放电凹坑的矩形参考区域面积的π4倍之比，如式（1）所示： （1）；式中，Ls为均匀度系数，（xi,yi）为第i个放电凹坑的加载坐标，（xj,yj）为除第i个放电凹坑外其它任意放电凹坑的加载坐标，N为加载的放电凹坑个数，A为覆盖所有放电凹坑的矩形参考区域面积，ri表示第i个放电凹坑的独占圆半径。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山东理工大学 基于格局均匀度和双矩阵Dexel的极间击穿仿真方法

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