ansys計(jì)算電磁場(chǎng)
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys計(jì)算電磁場(chǎng)的視頻教程
Ansys射頻芯片（RFIC）電磁場(chǎng)仿真技術(shù)介紹
Ansys chip-in-package電磁場(chǎng)仿真總結(jié) 講師簡(jiǎn)介： 楊晨，Ansys ESBU高級(jí)應(yīng)用工程師，主攻方向是模擬芯片電源完整性分析、可靠性分析、RFIC電磁場(chǎng)分析。在分析電磁場(chǎng)干擾領(lǐng)域，擅長(zhǎng)應(yīng)用ANSYS-HELIC工具，生成RFIC設(shè)計(jì)需要的電感、傳輸線等物理圖層，抽取全芯片電磁場(chǎng)模型，結(jié)合后仿真網(wǎng)表建立關(guān)鍵器件電磁場(chǎng)模型，對(duì)全芯片進(jìn)行電磁風(fēng)險(xiǎn)定性分析。
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ansys計(jì)算電磁場(chǎng)的實(shí)例教程
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Comsol基于場(chǎng)路耦合的三相電力變壓器電磁場(chǎng)計(jì)算
關(guān)鍵詞：電力變壓器；電磁性能；場(chǎng)路耦合；有限元；數(shù)值計(jì)算
1. 基于有限元法三維場(chǎng)路耦合數(shù)學(xué)模型
1.1 基礎(chǔ)理論
電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)是麥克斯韋方程組，它適用于所有宏觀電磁現(xiàn)象的描述，是工程電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。麥克斯韋方程組一共包含四個(gè)方程，如下方程所示，分別描述了安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、高斯電通定律和高斯磁通定律。
上述方程表示為麥克斯韋方程組的積分形式，可將其寫(xiě)成微分形式，如下方程所示，通過(guò)麥克斯韋方程組的微分形式便可以推導(dǎo)出有限元法處理電磁場(chǎng)問(wèn)題的微分方程。
電磁場(chǎng)理論可以分為似穩(wěn)電磁場(chǎng)和高頻電磁場(chǎng)兩大類(lèi)，在高頻電磁場(chǎng)中觀察點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的變化要滯后于場(chǎng)源的變化；而似穩(wěn)電磁場(chǎng)的主要特征表現(xiàn)在場(chǎng)源隨著時(shí)間的變化很慢，從而使得相應(yīng)電磁波的波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于計(jì)算域的幾何尺寸，場(chǎng)點(diǎn)跟隨場(chǎng)源的變化速度便是兩類(lèi)問(wèn)題之間的主要區(qū)別。似穩(wěn)電磁場(chǎng)憑著其場(chǎng)點(diǎn)跟隨場(chǎng)源的變化規(guī)律，可用于研究頻率較低而且能夠滿足似穩(wěn)條件的電磁場(chǎng)問(wèn)題。人們的生產(chǎn)生活所用電磁設(shè)備中的電磁場(chǎng)大多屬于似穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)。在似穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)中，麥克斯韋方程組中的位移電流密度項(xiàng)很小，與傳導(dǎo)電流密度相比可以對(duì)其進(jìn)行忽略。因此在對(duì)似穩(wěn)態(tài)電磁場(chǎng)問(wèn)題進(jìn)行求解分析時(shí)，可以忽略電場(chǎng)隨時(shí)間變化所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，只針對(duì)磁場(chǎng)隨時(shí)間變化產(chǎn)生的電場(chǎng)進(jìn)行分析，從而將電磁問(wèn)題簡(jiǎn)化。如果所要求解的似穩(wěn)電磁場(chǎng)中含有導(dǎo)電材料，則這樣的電磁場(chǎng)又稱為渦流場(chǎng)。在對(duì)渦流場(chǎng)的問(wèn)題進(jìn)行求解時(shí)，往往不便于直接利用麥克斯韋方程進(jìn)行，因此為更好的求解渦流場(chǎng)問(wèn)題，在計(jì)算時(shí)需要在麥克斯韋方程中引入不同的電磁位，將引入的磁位和電位作為未知函數(shù)，建立偏微分方程，并進(jìn)行后續(xù)求解。
展開(kāi) 目前，有限元數(shù)值分析在電機(jī)前期設(shè)計(jì)階段得到了廣泛應(yīng)用，一定程度上可以代替電機(jī)的樣機(jī)性能測(cè)試，并可模擬電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)的瞬變過(guò)程。
本文基于安世亞太自主研發(fā)的PERA SIM.Emag電磁仿真軟件，對(duì)IEEE Team30問(wèn)題電機(jī)電磁場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，得到了電機(jī)磁力線、磁密、損耗等分布。
感應(yīng)電機(jī)二維結(jié)構(gòu)如下圖所示：
基于PERA SIM.Emag電磁仿真軟件，具體仿真工況條件為：
電源頻率60Hz
轉(zhuǎn)速1200rad/s
電流有效值2892.3A
電機(jī)模型中包含定子、轉(zhuǎn)子、軸、定子繞組和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，定轉(zhuǎn)子鐵芯采用導(dǎo)磁材料，相對(duì)磁導(dǎo)率為30，定子鐵芯電導(dǎo)率0，轉(zhuǎn)子鐵芯磁導(dǎo)率1.6e6Ω/m，定子繞組為銅，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條為鋁電導(dǎo)率3.72e7Ω/m，軸為非導(dǎo)磁。電機(jī)軸向長(zhǎng)度1m。
展開(kāi) 【目錄】
第1章 緒論
1.1 電磁場(chǎng)理論產(chǎn)生的背景及其意義
1.2 電磁場(chǎng)問(wèn)題計(jì)算方法的重要性
1.3 電磁場(chǎng)問(wèn)題計(jì)算方法分類(lèi)
1.3.1 解析法
1.3.2 數(shù)值法
1.4 電磁場(chǎng)問(wèn)題數(shù)值計(jì)算的幾種重要方法
1.4.1 有限差分法
1.4.2 有限單元法
1.5 MATLAB在電磁場(chǎng)數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)用
第2章 MATLAB簡(jiǎn)介
2.1 MATLAB概述
2.1.1 MATLAB的特點(diǎn)
2.1.2 MATLAB操作界面
2.1.3 命令窗口的基本操作命令
2.2 數(shù)值計(jì)算基本方法
2.2.1 變量名、數(shù)據(jù)、算符與表達(dá)式
2.2.2 矩陣
2.2.3 符號(hào)變量和符號(hào)表達(dá)式
2.3 圖形處理的基本方法
2.3.1 二維圖形
2.3.2 三維圖形
2.4 M文件及程序設(shè)計(jì)
2.4.1 命令文件
2.4.2 函數(shù)文件
2.4.3 流程控制
2.4.4 差分、微分和梯度
2.4.5 積分
2.4.6 級(jí)數(shù)
2.5 偏微分方程的圖形用戶界面(GUI)
2.5.1 PDE Toolbox菜單
2.5.2 PDE工具欄
第3章 電磁場(chǎng)分布型問(wèn)題的數(shù)值積分法
3.1 沿直線的積分問(wèn)題
3.2 平面上的二重積分問(wèn)題
3.3 沿空間曲線的積分問(wèn)題
3.4 曲面上的二重積分問(wèn)題
第4章 電磁場(chǎng)二維場(chǎng)域的有限差分法
4.1 差分運(yùn)算的基本概念
4.2 拉普拉斯方程的有限差分形式
4.3 二維場(chǎng)域的邊界條件
4.4 簡(jiǎn)單迭代法
4.5 超松弛法
4.6 應(yīng)用舉例與計(jì)算程序
第5章 電磁場(chǎng)二維場(chǎng)域的有限單元法
5.1 電磁場(chǎng)微分方程的泛函變分原理
5.2 二維電磁場(chǎng)有限單元法的數(shù)學(xué)離散形式
5.3 應(yīng)用舉例與計(jì)算步驟
參考文獻(xiàn)
展開(kāi) 對(duì)于這類(lèi)智能材料系統(tǒng)的研究，首要工作是建立起 能夠準(zhǔn)確反映壓電、壓磁傳感器和致動(dòng)器與主體結(jié)構(gòu)之間相互作用的分析模型，這種分析模 型既要能夠從整體上反映壓電、壓磁智能結(jié)構(gòu)中磁-電-力耦合作用的內(nèi)在聯(lián)系，又要便于運(yùn)用 必要的數(shù)學(xué)工具進(jìn)行分析和計(jì)算。
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ansys apdl 熱和電磁場(chǎng)分析案例1個(gè)月前
1.三維電磁感應(yīng)加熱（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）2.鋼球的淬火（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）3.二維靜態(tài)磁場(chǎng)分析（附帶完整計(jì)算命令流及注釋說(shuō)明）。
三維電磁感應(yīng)加熱---感應(yīng)加熱的激勵(lì)源為365000HZ的交流電，線圈電流密度為2.04e8A/m^2，線圈和管子的幾何模型如下圖所示：
鋼球的淬火---淬火是把鋼加熱到臨界溫度以上，保溫一段時(shí)間，然后快速冷卻的一種熱處理工藝方法
ANSYS Maxwell 低頻電磁場(chǎng)仿真全解析10個(gè)月前
一、軟件概述
ANSYS Maxwell 是 ANSYS 公司旗下一款功能強(qiáng)大的低頻電磁場(chǎng)仿真軟件，在電力、電子、機(jī)電等多個(gè)行業(yè)有著廣泛的應(yīng)用。它基于有限元分析（FEA）、有限積分法（FIM）等先進(jìn)算法，能夠精確模擬各種復(fù)雜的電磁現(xiàn)象，為工程師和科研人員提供可靠的設(shè)計(jì)分析工具。
二、核心功能
（一）電磁建模與分析
Maxwell 具備豐富的建模工具，可快速創(chuàng)建二維和三維電磁模型。用戶既可以通過(guò)軟件自帶的建模模塊繪制簡(jiǎn)單的幾何形狀
在ANSYS Workbench的電磁場(chǎng)分析中，導(dǎo)體通電產(chǎn)生磁場(chǎng)，導(dǎo)體設(shè)置有兩種方法：
1.第一種為導(dǎo)體方法：加載電壓和電流，自動(dòng)設(shè)置電流的流向，進(jìn)而計(jì)算出磁場(chǎng)，這種方式的優(yōu)勢(shì)是僅僅需要電流的流入位置和流出位置，給定電流值就可以了，無(wú)論其形狀多么復(fù)雜，導(dǎo)體的電流如圖所示。
在端面的磁場(chǎng)如圖所示
但是這種方式中的電流流向會(huì)出現(xiàn)走最小電阻的方式，類(lèi)似河流中的水流，彎曲的狀態(tài)下，
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1. 基于有限元法三維場(chǎng)路耦合數(shù)學(xué)模型
1.1 基礎(chǔ)理論
電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)是麥克斯韋方程組，它適用于所有宏觀電磁現(xiàn)象的描述，是工程電磁場(chǎng)問(wèn)題的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。麥克斯韋方程組一共包含四個(gè)方程，如下方程所示，分別描述了安培定律、法拉第電磁感應(yīng)定律、高斯電通定律和高斯磁通定律
在較短的研發(fā)周期內(nèi)，對(duì)復(fù)雜的電子產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，將ANSYS Workbench運(yùn)用到產(chǎn)品研發(fā)中，不失為一種高效的方法。
在快節(jié)奏的消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)上，企業(yè)面臨著壓力，要求縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品的可靠性，快速上架并熱賣(mài)。在增加產(chǎn)品復(fù)雜性的同時(shí)，研發(fā)周期大大縮短，一個(gè)行之有效的方法就是引入CAE仿真軟件。
引入分析工具，設(shè)計(jì)工程師能夠生成物理模型的虛擬結(jié)構(gòu)
Discovery Live可以順利計(jì)算內(nèi)外流場(chǎng)，但設(shè)置旋轉(zhuǎn)壁面后就無(wú)法計(jì)算了，這是什么原因呢？顯卡8G，GPU也僅占用了30%，（這就很難受了，只能計(jì)算設(shè)定好進(jìn)出口的流場(chǎng)，而通過(guò)旋轉(zhuǎn)機(jī)械產(chǎn)生的流場(chǎng)就計(jì)算不了，那設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)壁面干嘛的？無(wú)法進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械流場(chǎng)仿真嗎？）
射頻芯片（RFIC）因其工作頻率高、尺寸精細(xì)、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真和參數(shù)抽取長(zhǎng)期以來(lái)都是芯片設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要挑戰(zhàn)，射頻芯片設(shè)計(jì)師一直在追求能夠?qū)Υ笠?guī)模、高集成度的射頻芯片進(jìn)行更高效更精準(zhǔn)的電磁場(chǎng)仿真解決方案。Ansys最前沿的射頻芯片電磁場(chǎng)仿真技術(shù)可以使仿真無(wú)縫集成到芯片EDA設(shè)計(jì)流程中，綜合設(shè)計(jì)功能幫助設(shè)計(jì)師快速找到多種形式傳輸線、螺旋電感等無(wú)源結(jié)構(gòu)的最佳設(shè)計(jì)，其獨(dú)有的電磁場(chǎng)求解引擎可以針對(duì)芯片特有的
一、專題目標(biāo)：
通過(guò)培訓(xùn)，使學(xué)員能夠掌握利用AN
SYS系列模塊構(gòu)建流固熱多物理場(chǎng)耦合仿真流程；能夠?qū)こ讨械亩辔锢韴?chǎng)現(xiàn)象獨(dú)立建模、仿真并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。
二、工程案例：10個(gè)工程案例
三、典型問(wèn)題：多物理場(chǎng)仿真流程構(gòu)建。
四、知識(shí)點(diǎn)：流固熱多物理場(chǎng)數(shù)據(jù)傳遞方式；流固熱仿真流程；仿真軟件參數(shù)設(shè)置及注意事項(xiàng)。
電機(jī)作為工業(yè)中最重要的執(zhí)行器件，其設(shè)計(jì)合理性對(duì)性能的影響至關(guān)重要。目前，有限元數(shù)值分析在電機(jī)前期設(shè)計(jì)階段得到了廣泛應(yīng)用，一定程度上可以代替電機(jī)的樣機(jī)性能測(cè)試，并可模擬電機(jī)內(nèi)電磁場(chǎng)的瞬變過(guò)程。
在較短的研發(fā)周期內(nèi)，對(duì)復(fù)雜的電子產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，將ANSYS Workbench運(yùn)用到產(chǎn)品研發(fā)中，不失為一種高效的方法。
在快節(jié)奏的消費(fèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)上，企業(yè)面臨著壓力，要求縮短研發(fā)周期，提高產(chǎn)品的可靠性，快速上架并熱賣(mài)。在增加產(chǎn)品復(fù)雜性的同時(shí)，研發(fā)周期大大縮短，一個(gè)行之有效的方法就是引入CAE仿真軟件。
引入分析工具，設(shè)計(jì)工程師能夠生成物理模型的虛擬結(jié)構(gòu)，基于產(chǎn)品所處于的真實(shí)物理環(huán)境
