Software: FEM - Tutorial - Diskretisierung - Z88 - Potentialfeld-Analogien

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Potentialfeld-Analogien

Falls man eine physikalische Domäne mit einem FEM-System behandeln möchte, für welches dieses nicht konzipiert ist, kann man sich der Analogien zwischen den Domänen bedienen:

	Temperatur-Feld	Elektr. (Fluss-)Feld	Elektrostatisches Feld
Potential	Temperatur [K]	elektrische Spannung [V]	el.statisches Potential [V]
Potential- gradient	Temperatur-Gradient [K/m]	el. Spannungsabfall [V/m]	Feldstärke [V/m]
Material- eigenschaft	Wärmeleitfähigkeit [W/(K·m)]	spez. el. Leitfähigk. [1/(Ohm·m)]	Dielektrizitätskonst. [(A·s)/(V·m)]
Flussgröße	Wärmestrom [W]	Elektrischer Strom [A]	elektrische Ladung [A·s]
Flussdichte "Flächenlast"	Wärmestromdichte [W/m²]	Stromdichte [A/m²]	dielektr. Verschiebung [(A·s)/m²]

Die Berechnung der elektrischen Kapazität einer Leiter-Isolator-Geometrie gehört als Potentialproblem zur Domäne des elektrostatischen Feldes:

• Diese "Berechnungsart" ist im Z88Aurora und den meisten anderen auf die Strukturmechanik fokussierte FEM-Systemen nicht implementiert.
• Auf Grundlage des thermischen Solvers kann man jedoch mittels der Analogiebeziehungen trotzdem z.B. in Z88Aurora elektrostatische Probleme berechnen.

Hinweis:

• Im Rahmen dieser Übung nutzen wir den thermischen Solver von des neuen CAD-Systems Autodesk Fusion 360, welches eine einfache Simulation auch von komplexen 3D-Geometrien ermöglicht.
• Die Nutzung des Thermo-Moduls von Z88Aurora erwies sich leider als extrem aufwändig (Abschnitt in der Übungsanleitung zurzeit nur als Zusatzinformation!).

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