เอลิเมนต์สี่เหลี่ยมสำหรับการคำนวณสนามไฟฟ้าด้วยวิธีเชิงตัวเลข

Abstract

บทความนี้นำเสนอวิธีการประยุกต์ใช้เอลิเมนต์สี่เหลี่ยมเชิงเส้นและเอลิเมนต์สี่เหลี่ยมผิวโค้งสิบสองระดับชั้นความเสรีกับการคำนวณสนามไฟฟ้าด้วยวิธีประจุพื้นผิว ปัญหาทางวิศวกรรมไฟฟ้าแรงสูงที่ใช้เป็นตัวอย่างศึกษาในบทความนี้ ได้แก่ การคำนวณไฟฟ้าบนทรงกลมฉนวนที่อยู่ภายใต้สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ จากผลการคำนวณสนามไฟฟ้าในแนวแกน Z พบว่า กรณีที่ใช้เอลิเมนต์สี่เหลี่ยมเชิงเส้น ความคลาดเคลื่อนเฉลี่ยของสนามไฟฟ้ามีค่าเท่ากับ 1.61% การใช้เอลิเมนต์สี่เหลี่ยมผิวโค้งสิบสองระดับชั้นความเสรีความคลาดเคลื่อนเฉลี่ย ของสนามไฟฟ้าลดลงเหลือ 0.72% หรือลดลง 55.3%

This paper presents the application of linear rectangular elements and 12-DOF elements for electric field calculation by using surface charge method. The high voltage engineering problem which is used as a case study in this paper is electric field calculation on a dielectric spherical under the uniform electric field. The result from calculating the electric field on z-axis shows that when using linear rectangular elements. the average error of electric field is equal to 1.61%. while 12-DOF elements can reduce the average error to 0.72% or 55.3% reduction.