表面阻抗的案例
老師們，給介紹下21問題的算法，尤其是磁滯損耗和表面阻抗法求損耗
老師們，給介紹下21問題的算法，尤其是磁滯損耗和表面阻抗法求損耗
電動汽車高壓線纜屏蔽效能的仿真與測試研究
由于軟件默認的邊界條件為金屬背景平板,為了模擬線纜在開闊環境下受到自由傳播的電磁波干擾,所以需要將邊界條件設置為模擬暗室環境的吸收邊界以進行有效求解,使其在求解過程中不會報錯?吸收邊界的設置只需使其能包裹住線纜模型即可,如圖3(a)所示?同時為了避免平面電磁波進入線纜內部導體,需要在線纜的兩個端面加上理想電邊界條件,從而與實際環境中線纜長度很長幾乎不存在端面的情況一致；再在編織型屏蔽層中菱形小孔四周的內壁面上加理想磁邊界條件,以模擬外界磁場透過鋁箔層通過菱形小孔產生的電磁場干擾,如圖3(b)所示?
2.3 仿真結果
我國相應國家標準的制定還在進行中,而某團體標準征求意見稿里面推薦的主要關注頻點為150kHz?2MHz?30MHz和100MHz?因此,在HFSS軟件中,設置平面電磁波激勵的頻率f的范圍為150kHz~100MHz,強度場幅值為1V/m?
上述線纜的表面阻抗ZT的仿真結果如圖4和表1中的相應數據所示?可以看到,表面阻抗隨著激勵頻率的增加而增大,前段幾乎呈線性關系緩慢增大,后段是指數關系快速增大?
3 表面轉移阻抗測試及驗證
3.1 低頻表面轉移阻抗的快速驗證測試
在小于150kHz的低頻情況下,編織屏蔽層中的電流密度均勻分布,轉移阻抗值與屏蔽層的直流電阻值大致相同?用微歐表測得長度為0.5m屏蔽線纜的直流電阻值為3.035mΩ,即1m線纜的直流電阻值約為6.07mΩ,與仿真的低頻階段阻抗值5.98mΩ/m相差不大,從而部分地快速驗證了仿真的正確性?
3.2 表面轉移阻抗的測試方法
線纜表面轉移阻抗的測試方法主要有線注入法和三同軸法?線注入法分為近端(注入段)測試與遠端(接收端)測試,通過把規定的電壓和電流施加到線纜的屏蔽層并測試感應電壓來獲得表面轉移阻抗
展開 技術 | 不同電池基底上鋰鈉合金通用焊接策略技術解析
【小結】
通過在熔融鋰和鈉中添加合金成分，進行了表面能和負極粘性的調控，因此可以直接熔接合金在不同的基底上。鋰錫合金能夠在10s內熔接在石榴石SSEs的表面并有良好的緊密接觸。這種合金能有效減少石榴石相SSE的表面阻抗直至7Ωcm2。電化學測試證實了表面和合金電極在長時間和高容量測試中的穩定性。為了探究該合金基熔接技術的用途廣泛性，其他鋰二元合金亦有研究，在金屬、陶瓷和聚合物基底上也展示了類似的浸潤性。并且，該熔接技術可以遷移到熔融鈉合金體系中，鈉錫合金也被成功涂覆在氧化鋁基底上。
來源：焊接技術公眾號，版權歸作者所有。
干貨 | ANSYS HFSS與Icepak電熱耦合仿真與計算
在HFSS中計算的金屬層模型表面損耗和介質層模型的體積損耗作為熱源，導入Icepak中進行強迫風冷的計算，使用HFSS與Icepak進行電熱單向耦合計算的流程如圖所示：
1.ANSYS HFSS 的設置與計算
首先使用HFSS對模型進行材料、邊界和激勵條件以及求解條件的設置，計算金屬層模型表面損耗和介質層模型的體積損耗，作為Icepak的熱源。體積功率的損耗，包括具有線性材料特性的物體的歐姆損耗、電介質損耗及磁損耗（需要到物體內部進行求解），其表達式為
表面功率損耗是由所有外在的及內在的表面阻抗邊界條件所引起的，其表達式為
外在的表面阻抗邊界條件包括有限導體邊界條件、阻抗邊界條件、層間阻抗邊界條件、集總RLC邊界條件、不對內部求解的導體。
電磁計算后可以通過結果后處理查看金屬層與介質層的損耗分布，通過場計算器，可以計算總的損耗值。
2.
展開 
電力變壓器采取屏蔽措施減小雜散損耗和熱點溫度
表面阻抗由坡印亭矢量計算，由下式給出：
(2)
其中E是電場的切向分量，H是磁場的切向分量。利用集膚深度和表面阻抗，可以評估整個金屬結構件的雜散損耗。雜散損耗的表面密度由下式得出：
(3)
由下式關系式將得到的雜散損耗轉化為熱源。
(4)
式中，J為電流密度，Q為熱源體積密度。一般來說，變壓器中的溫升是由于傳導和對流。傳導的基本方程是
(5)
其中，λ為材料的導熱系數，T為溫度。
對流的基本方程是
(6)
式中，h為對流換熱系數，Ta為遠離箱壁的流體溫度，T為箱壁的溫度。由上述基本方程可以得到變壓器的電磁熱耦合分析。
4 結果
在三維時諧電磁分析中，變壓器模型在MagNet中求解，在熱分析軟件ThermNet中耦合求解。在這項工作中忽略了繞組渦流損耗。采用無屏蔽措施的變壓器模型得到的結果如表1所示。
由表1可知，得到的總損耗為13.2 kW。由圖2可以看出，箱壁正對繞組的表面的漏磁密度較大。如圖3所示，在拉板表面得到的磁通密度比在箱壁表面的磁通密度高好幾倍。
圖2 箱壁磁通密度圖
圖3 拉板磁通密度圖
從圖4中可以觀察到，超過繞組高度的拉板邊緣溫度達到了最大160°C。這些熱點和雜散磁通可以通過下面建議的組合屏蔽措施加以改善。
4.1 常見的防護措施
箱壁磁分路：在本研究中，分路所用材料是具有線性各向異性磁導率的電工鋼帶。在分析中設計了10個箱壁分路。在這種變壓器模型中，使用高度足夠大于繞組高度的箱壁分路來覆蓋磁通有功區域。得到帶有箱壁分路的變壓器模型耦合分析結果如表2所示。
由表2可知，采用箱壁磁分路后，箱壁損耗明顯減少。
展開 基于Comsol的花瓣形穿孔微穿孔板的吸聲理論仿真
預計將穿孔形狀從圓形改變為花瓣會擴大MPP的表面阻抗，因此在某些情況下可以提高其吸收性能。
研究內容：
與普通的帶圓形穿孔的MPP不同，提出了一種獨特的帶花瓣形穿孔的MPR吸收器。通過精確考慮花瓣形射孔孔中的流體速度，建立了花瓣形射孔的MPP吸聲理論。該理論可以解釋穿孔形態（從圓形到花瓣）改變對吸聲的影響。通過有限元仿真驗證了所提出的理論，并取得了良好的一致性。比較了具有花瓣形穿孔的MPP與具有相同孔隙率的傳統MPP的吸聲性能。研究表明，孔形狀的變化顯著改變了流體速度場和孔內/孔外的流動電阻率，因此，在所考慮的情況下，具有花瓣狀性能的擬議MPP的吸聲性能可以優于傳統MPP。
圖.花瓣形微穿孔的示意圖
技術路線：
在Comsol中對圓孔形微穿孔板和花瓣形微穿孔板結構進行有限元仿真分析。（假設孔與孔之間的影響忽略，因此在模型建立時，只建立單個微孔進行有限元分析）
1. 幾何模型的構建。
圖.左圖為一個圓形微孔的有限元模型(d=1 mm, t=6 mm, D=50 mm, φ=0.0625);右圖為一個花瓣形微孔的有限元模型(d=1 mm, t=6 mm, D=50 mm, φ=0.0625, e = 0.1,n=8)。
2. 添加研究，對兩種微穿孔板吸聲體的吸聲系數進行頻率分析：
圖.圓形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
圖.花瓣形微穿孔板的吸聲系數有限元結果
與文獻中的結果對比：
圖(a)文獻中具有圓形和花瓣形穿孔的MPP的吸聲系數:理論預測與有限元仿真結果的比較；(b)Comsol中復現的有限元仿真結果。
最后,歡迎通過公眾號"320科技工作室"與我們交流.
展開 5G仿真解決方案 | EMC仿真之獨孤九劍
在仿真中我們可以用表面阻抗來表征此不完美接觸。那么問題來了，How much is too much？鬼知道究竟有多不完美？設為良導體就完全屏蔽了，設為Open就掛了，在中間隨便設個值？
這時候就該化劍式出場了。化劍式的理論基礎是：同一家公司，同一類產品，同樣的生產工藝，最終產品的特征參數應該是一定的（誤差在許可范圍內）。這樣先取一個機箱，將其改裝為測試夾具，測量其屏蔽效能。然后在仿真里，通過參數掃描或優化，得出SE最接近時的表面阻抗。這時的表面阻抗，就是最適合這類產品這類工藝，最佳的表面阻抗參數。以后再做和此類產品有關的仿真，直接把這個參數填進去就OK。
此招用處特別廣泛，很多難確定的參數（比如編織電纜的轉移阻抗）都可以通過此招來解決。正可謂：任你千般變化，我只黑虎掏心，一力降十會是也！
機箱搭接參數用測試結果修正
伍. 躍劍式?? 遠距多物體輻射
隨著現今計算機硬件的進步，內存越來越大，以前不能仿或很難仿的項目也變得可能。比如微波暗室，那么高那么大，以前想想就望而卻步，但現在越來越多的人產生了直接把DUT、天線和整個暗室都建模進行仿真的欲望。
不過我們先來算算看，就算最高只到6G，最小的三米暗室也有60個波長，更別說十米、三十米和一百米了。
展開 HFSS幫助提供創新的通信和網絡解決方案
工程師們注意到觸摸屏上的氧化銦錫（ITO）涂層物理延伸到屏幕的頂部和底部邊緣，而不僅僅是在活動表面上———這是HFSS 模型中假設的一個參數。工程師對仿真模型進行了這一更改，結果顯示效率下降了25%（匹配上了實驗值并驗證了HFSS對這類模擬的準確性）。工程師與觸摸屏制造商協商部分去除涂層，以確保可靠運行和產品完整性。原型和更新的仿真模型顯示效率在66%到70%之間。SurfLink Mobile 無線助聽器控制器于2012年秋季上市，并贏得了無數獎項，包括消費電子展（CES）2013 年創新設計與工程獎。
身體網絡
Chemring Technology Solutions 的Gekko表面波技術是一種替代無線解決方案，可實現設備之間通過表面進行通信。信號不會通過導線傳播，相反，它會在織物表面無線移動，織物表面包含了一種涂有介電涂層的導電材料，可以產生傳遞無線數據的表面波。表面波技術結合了有線系統的可靠性、安全性和性能，以及無線系統的靈活性。Gekko 克服了傳統身體網絡解決方案的主要問題之一∶如果不使用中繼器或不依賴反射，信號就無法從身體前部傳播到后部或四肢周圍。 電磁表面波跟隨傳播表面并為安全和穩健的通信提供通道。
構建有效的解決方案需要對表面波傳播有深入的了解。特別是圍繞彎曲表面的傳播還不是很清楚。HFSS被用于模擬表面波在曲面上的傳播，并了解如何改變表面阻抗和波長來控制來自特定彎曲的輻射。例如，該團隊通過創建一個直徑為 260毫米的半圓柱體 HFSS 模型來接近一個女性成年人的軀干，來評估周圍軀干的傳播。波端口放置在圓柱體的相對兩側，用作發射和接收傳感器。
仿真結果表明，表面波以 23 GHz 和 60 GHz 的頻率在圓柱體周圍傳播，而傳統的無線電信號在不使用中繼器的情況下無法在身體周圍傳播。
展開 【科普系列】電磁波的“克星”—介電損耗型吸波材料
將材料設計成為表面阻抗無限接近于自由空間阻抗，確保其阻抗漸變或匹配，可以大大縮減雷達散射截面，避免兩種介質阻抗的劇烈變化。這就意味著具有優異特性的吸波材料需滿足兩個條件: 匹配特性和衰減特性。為實現防熱與吸波一體化的新型吸波材料, 要求材料應具備高電導率、多孔/界面以及介電性能可調等特點。
電磁吸收器的原理圖
LIU P, HUANG Y, ZHANG X, et al. Superparamagnetic NiFe2O4 particles on poly (3,4-ethylenedioxythiophene)-graphene: synthesis, characterization and their excellent microwave absorption properties[J]. Compos Sci Technol, 2014, 95: 107-112.
根據吸波材料的損耗機制可以將吸波材料分為：電阻型損耗、電介質損耗以及磁損耗吸波材料。常用的基體材料有陶瓷、樹脂、橡膠、碳材料和磁性吸波材料等。高溫下磁性吸收劑會失去磁性使其無法應用于高溫部件的雷達吸波隱身。因此, 科研工作者一直致力于研究具有耐高溫、低密度、高強度、高韌性等優良性能的吸波材料。這使得介電損耗型吸波材料在電磁波吸收領域飛速發展。
展開 聲學基礎：聲波的特性介紹 附聲學基礎杜功煥下載
4
聲阻抗
媒質在一定表面上的聲阻抗，是該表面上的平均有效聲壓p 對通過該表面上的有效體積速度u 的比值：
聲阻抗的實數部分為聲阻，虛數部分為聲抗。而聲阻抗也可以用力阻抗表示，這時它等于力阻抗除以有關面積的平方。聲阻抗率是媒質中某一點的有效聲壓對該點的有效質點速度v 的比值：
在一自由平面聲波中，某點的有效聲壓p 對該點的有效質點速度v 的比值稱為特性阻抗。它等于媒質密度ρ0 和媒質中聲速c 的乘積。
在溫度為20℃和標準大氣壓時，空氣的特性阻抗大約為400Pa·s/m。
5
聲強
在某點按指定方向測定的聲強，是該點上在單位時間內通過與指定方向垂直的單位面積的聲能平均值。在自由平面聲波或球面波的情況，聲波在傳播方向上的聲強為
式中，p 為有效聲壓，ρ0 為空氣密度，c 為空氣你中的聲速。
6
聲能密度
聲能密度是媒質中無窮小部分的聲能與這部分媒質體積的比值。聲能密度的瞬時值、最大值、峰值分別稱為瞬時聲能密度、最大聲能密度和峰值聲能密度。聲場中某點總的平均聲能密度為
式中，p 為有效聲壓，ρ0 為媒質密度，c 為聲速。平均聲能密度必須說明是某一時刻的空間平均，還是某一點的時間平均，以免混淆。
7
聲源的聲功率
聲功率是單位時間內垂直通過指定面積的聲能。
展開 【每日新文】基于折紙的可調寬帶聲衰減聲學超材料
此外，本文主要研究了利用單自由度手風琴折紙作為亥姆霍茲諧振側腔實現頻率可調和寬帶降噪的潛在物理機制，假設損耗機制僅來自表面的輻射阻抗，如圖3(a)所示。然而，從圖5可以看出，這種假設在大多數情況下是合理的。進一步考慮頸部的耗散(盡管頸部尺寸較大時可以忽略頸部的熱粘損失)，采用腔與空氣耦合振動模型可以得到更準確的結果，可以得到更豐富的降噪機制。我們將在未來探索這一領域。
【免責聲明】本文中的部分圖片和文字信息來自該文獻，版權歸原作者所有，文章僅用于學習，對文中發表的觀點和分析保持中立，如果您認為文中信息來源或者分析觀點有誤，又或者涉及版權、隱私等問題，請及時私信聯系
Origami-based acoustic metamaterial for tunable and broadband sound attenuation；International Journal of Mechanical Sciences ( IF 7.3 ) Pub Date : 2022-10-22 , DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2022.107872
展開 
貴州大學《AFM》：7納米“積木”搭出新型催化劑用于燃料電池！
三維PtBiAu金屬間化合物的獨特結構提供了“納米容器”功能、缺陷豐富的表面、低阻抗、電子效應以及源自“Pt–Bi”或“Pt–Au”雙位點的協同效應。另一方面，商用Pt/C的耐久性非常差，尤其是在空氣中，電池電壓線性下降達3分鐘。本工作介紹了一種新型的3D Pt53.1Bi43.4Au3.5金屬間相結構，作為一種有前途的高性能陽極電催化劑，可用于O2和空氣中的實際DEGFC。（文：SSC）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
《Science》子刊重磅：首次定量描述材料高應變率下的失效過程！
當衰減的激波到達自由表面或激波阻抗較低的界面時，可以產生極高的應變率，產生一個反向傳播的稀疏波，它與正向傳播的激波的衰減部分相互作用，在材料中產生一個張力區域。根據拉伸應力的大小和持續時間的不同，材料可能會破壞，這種動態現象稱為剝落。
之前的研究者實驗中，施加的應力低于材料的剝落強度，并形成了一個初始的剝落區，而不是完全的材料破壞。然后用顯微鏡檢查樣品，并對微觀尺度的空洞和裂紋進行量化。雖然這些實驗對我們理解剝落具有重大意義，但二維圖像的精度可能并不準確，而且根據定義，無法捕捉到失效點的孔洞分布。此外，這些較低的應力和應變率下的變形機制，可能不能代表更極端的條件和應變率下的變形機制。損傷演化的精確量化，是理解材料破壞的必要條件，更是建立和驗證材料破壞本構模型的必要條件。
近年來，隨著明亮X射線源和強短波長激光器的同步發展，使得在高應變率變形過程中，利用原位廣角X射線散射(WAXS)探測晶格響應成為可能。該技術以前僅限于在時間尺度和長度尺度上建模預測，目前已被用于檢測施加沖擊后的初始壓縮，并且還被用來證明材料可以在高應變率下保持非常高的瞬態拉伸應變。
此文中，研究者通過皮秒激光燒蝕，對多晶銅箔進行約0.5×109 s?1的快速應變，并使用Linac相干光源(LCLS)發出的30 fs超快X射線自由電子(XFEL)脈沖，進行了原位探測。使用兩臺Cornell-SLAC像素陣列探測器(CSPAD)同時記錄WAXS和小角度X射線散射(SAXS)數據，各230萬像素，如圖1A示意圖所示。小角X射線散射(SAXS)，監測了孔隙分布的演化，廣角散射(WAXS)同時決定了應變的演化。用超快SAXS在高應變率失效期間定量描述納米尺度的能力，補充了WAXS，代表了XFEL可以實現的科學范圍的擴展。
展開 基于PERA SIM的機床主軸電機輻射聲場分析
穩態聲場的邊界條件一般分為三類：
(1) 已知結構表面的聲壓（Dirichlet邊界）；
(2) 已知結構表面的法向振動速度（Neuman邊界）；
(3) 已知結構表面的法向阻抗（Robin邊界）。
對于特定聲學問題，三種類型的邊界條件可以同時存在于同一模型中；對于外部聲學問題，聲場在無窮遠處還應該滿足Sommerfeld輻射條件，即無限遠處不存在反射聲波。
本次機床主軸電機的結構振動聲輻射案例，就是將電機結構計算后表面的振動速度，轉換成電機表面的聲壓邊界，并且映射到空氣表面的聲邊界面上，完成電機運行時的振動聲輻射問題的分析。
1.3聲學邊界元
對于上述的聲學波動方程，可以用數值方法得到其滿足邊界條件的解。常用的數值方法有聲學有限元法和聲學邊界元法。
聲學有限元法是采用整個分析域的離散，但隨著聲學仿真模型的日益精細與龐大，網格劃分費時費力；對于無限域聲學問題，有限元方法還需要結合一些特殊的方法進行問題轉換。相比聲學有限元，聲學邊界元法有如下幾方面明顯的優勢：
(1) 只需在結構邊界上劃分單元，建模簡單、單元數目少；
(2) 只需在邊界面上進行離散和計算，將三維問題轉化為二維問題，達到了降維的效果；
(3) 邊界積分方程直接采用解析形式的基本解，計算精度更高；
(4) 基本解自動滿足無窮遠處邊界條件，適合處理無限域問題。
展開 新能源汽車驅動電機電磁噪聲仿真與應用
圖10 Simcenter3D FEMAO自適應階次有限元
3.3 聲學傳遞矢量技術ATV
Simcenter3D中的ATV（聲學傳遞矢量，原LMS專利技術）是一種聲學傳遞函數，該傳遞函數建立起輻射表面的結構振動與輸出場點處聲壓級之間的聯系。ATV 取決于幾何形狀、網格密度、聲場內的介質特性、聲學表面的特征（阻抗和導納）、頻率和場點位置。ATV 和載荷無關，這意味著ATV技術特別適合于旋轉機械的多工況分析，如電機多轉速工況和結構設計參數優化。
該技術在載荷和設計參數變化的仿真計算中顯示出巨大的優越性，因為只要不改變有限元模型的拓撲結構就不需要重新運行聲學求解器重算ATV。
另外一方面，從ATV曲線來看是一條平滑的曲線，這就意味著我們在計算ATV的時候用較大的頻率步長如20Hz來進行計算，在結構振動計算的時候，為了捕捉到模態共振產生的峰值，我們需要用更小的頻率步長如5Hz來進行計算。最終在將結構振動與ATV相乘的時候，可以將ATV進行自動插值來得到最終的聲學響應。這進一步的減小了聲學求解時間。
此外，我們還可以將ATV做進一步的推廣，擴展MATV（模態聲學傳遞矢量），更可以進一步的減少數據存儲量和計算時間。Simcenter3D中的ATV/MATV技術目前已經廣泛應用到汽車/汽車零部件/家電等行業的旋轉機械中，如電機，變速箱，發動機，壓縮機等。
圖11 Simcenter3D AcousticsATV聲學傳遞向量技術
3.4 并行求解技術
Simcenter3D聲振耦合求解器支持多種并行方式，包含頻率并行（Multi Process Frequency Level）、矩陣并行（MultiProcess Matrix Level）以及混合并行（Combined Level）。
展開 