高頻電磁-熱耦合分析的案例
電磁爐加熱水分析—電磁 熱 結(jié)構(gòu)耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結(jié)合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經(jīng)典應(yīng)用.
注意：模擬中用到的分析數(shù)據(jù)包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數(shù)、導線面積、電流密度、材料參數(shù)和散熱系數(shù)等相關(guān)分析均為假設(shè)數(shù)據(jù)，真實數(shù)據(jù)請查閱相關(guān)資料或根據(jù)產(chǎn)品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產(chǎn)生無數(shù)封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質(zhì)鍋）的底部，會產(chǎn)生無數(shù)小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高 頻電流），使鍋體本生自行高速發(fā)熱，達到加熱食品的目的。
圖2 電磁爐加熱基本原理
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環(huán)模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網(wǎng)格劃分和后續(xù)的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態(tài)熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結(jié)構(gòu)分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結(jié)構(gòu)相關(guān)的結(jié)果。
2.1電磁場分析
底板線圈使用電流密度添加電流模擬線圈電流，這樣在線圈上不會產(chǎn)生渦流效應(yīng)導致的電流分布不均勻現(xiàn)象，其值為 I=單根導線電流*線圈圈數(shù)/線圈截面積，由于線圈為高頻交流電，根據(jù)電磁理論在碗底的鐵質(zhì)體上產(chǎn)生渦流，靠渦流生成的電流來加熱碗底，并可以讀取相應(yīng)的熱生成功率。
展開 電磁爐加熱水—電磁 熱 結(jié)構(gòu)耦合分析
電磁爐加熱水—電磁 熱 結(jié)構(gòu)耦合分析
ANSYS作為一個強大的耦合場分析軟件，其多個場的模擬分析可以很好的結(jié)合，下面以電磁爐加熱一碗水為例，模擬耦合場的經(jīng)典應(yīng)用.
注意：模擬中用到的分析數(shù)據(jù)包括電磁線圈頻率、電流、線圈圈數(shù)、導線面積、電流密度、材料參數(shù)和散熱系數(shù)等相關(guān)分析均為假設(shè)數(shù)據(jù)，真實數(shù)據(jù)請查閱相關(guān)資料或根據(jù)產(chǎn)品性能添加。
實例介紹：
電磁爐是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理對食品進行加熱的。電磁爐的爐面是耐熱陶瓷板，交變電流通過陶瓷板下方的線圈產(chǎn)生磁場，它利用高頻的電流通過環(huán)形線圈，從而產(chǎn)生無數(shù)封閉磁場力，當磁場那磁力線通過導磁（如：鐵質(zhì)鍋）的底部，會產(chǎn)生無數(shù)小渦流（一種交變電流，家用電磁爐使用的是15-30KHZ的高
頻電流），使鍋體本生自行高速發(fā)熱，達到加熱食品的目的。
1.分析模型介紹
模型建立為一個底部圓環(huán)模擬線圈，其上一個平板模擬陶瓷板，其上鐵碗，碗中半碗水，為了便于網(wǎng)格劃分和后續(xù)的分析，將模型分割為對稱的4個部分如圖3所示.
2.分析過程
在Workbench中建立耦合場的分析流程，使用Magnetostatic建立磁場分析模塊，使用瞬態(tài)熱分析模塊讀取磁場分析的功耗，查看水升溫的時間，建立結(jié)構(gòu)分析模塊讀取熱分析的溫度分布，來獲取結(jié)構(gòu)相關(guān)的結(jié)果。
展開 線下培訓 | Marc非線性熱-機耦合仿真 & Actran SEA中高頻振動噪聲分析培訓
培訓日程：
培訓時間：8月14-15日
培訓地點：武漢市江夏區(qū)華工園二路1號2樓北京廳
面向人群：具備有限元基礎(chǔ)的工程技術(shù)人員
培訓目標：
? 了解關(guān)于Marc非線性熱、熱-機耦合方面的基本理論；
? 基本掌握Marc前后處理器mentat功能，熟悉mentat的操作界面；
? 掌握熱及熱機耦合仿真流程及操作；
? 掌握Marc中材料非線性，接觸非線性和熱相關(guān)性設(shè)置和定義方法;
? 掌握熱-機耦合復(fù)雜案例的特殊設(shè)置及操作模式。
培訓費用：培訓免費，上機培訓參加請自帶電腦
培訓咨詢：宋老師15221868509
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本次培訓重點針對Actran虛擬SEA方法和特點進行講解，介紹Actran SEA中高頻噪聲案例，以及從低頻有限元方法到高頻統(tǒng)計能量方法的全頻段完整仿真計算流程，同時講解Actran內(nèi)飾&風噪等仿真模擬策略。本次培訓以實操為基礎(chǔ)，結(jié)合真實案例，手把手幫您解鎖Actran中高頻噪聲仿真關(guān)鍵技術(shù)。
培訓日程：
培訓時間：8月28-29日
培訓地點：上海市松江區(qū)云振路410號創(chuàng)智中心4號樓6F培訓教室
面向人群：航天航空、船舶、汽車等結(jié)構(gòu)分析工程師、聲學分析工程師，以及其它行業(yè)想要了解高頻噪聲問題及特點并利用仿真加以改善的工程人員。
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展開 Workbench電磁熱耦合分析（流程說明）
?第十步：耦合設(shè)置
右鍵單擊Imported Load(Maxwell2Dsolution)-insert-Heat Generation，這時左側(cè)會出現(xiàn)選擇模型對話框。
?第十一步：模型選擇
全選模型，好像不能框選，只能一個一個的選，尤其是繞組部分。選擇完成后點擊Apply。
?第十二步：耦合分析
點擊菜單欄中上的圖標Solve，開始進行分析，分析后如下圖。
永磁電機電磁（Maxwell）、熱（Fluent）耦合分析流
永磁電機電磁（Maxwell）、熱（Fluent）耦合分析流
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
電磁爐加熱過程電磁-熱耦合仿真
01
案例背景
電磁爐是日常生活中常見的家用電器，它是利用電磁感應(yīng)原理對食物進行加熱，電磁爐的托盤是陶瓷材料，交變電流在線圈中的產(chǎn)生磁場，電磁爐鍋底放到托盤上，鍋體底部切割磁力線產(chǎn)生渦流，從而使鍋體本身發(fā)熱，用來加熱食物。
本案例采用INTESIM-Multiphysics分析軟件，對電磁爐物體加熱模型進行電磁-熱耦合分析，首先建立渦流場分析，利用軟件的耦合模塊，模擬電磁生熱到熱場的物理量傳遞過程，查看整體的溫度分布，最終得到電磁爐渦流場生熱過程的溫度分布，及被加熱物體的溫升。
02
案例功能特點
案例所屬物理場：多物理場INTESIM-Multiphysics
案例功能：渦流分析、電磁-熱耦合、非匹配網(wǎng)格映射插值
分析類型：諧態(tài)分析、穩(wěn)態(tài)分析
03
案例分析
網(wǎng)格模型
電磁爐有限元模型如圖1所示，電磁場網(wǎng)格與溫度場網(wǎng)格是兩套不同的網(wǎng)格，電磁場網(wǎng)格采用高階四面體單元，溫度場網(wǎng)格采用低階四面體單元，有限元模型如圖2所示。
展開 基于comsol的三相變壓器電磁、熱、固、噪聲多物理場耦合仿真分析 ￥4500
電磁噪音產(chǎn)生原因是磁場誘發(fā)鐵心疊片沿縱向振動產(chǎn)生噪音，該振動幅值與鐵心疊片中磁通密度及鐵心材質(zhì)磁性能有關(guān)，而與負載電流關(guān)系不大。 電磁力(和振動幅值)與電流平方成正比，而發(fā)射聲功率與振動幅值平方成正比。變壓器的噪音來源于變壓器本體和冷卻系統(tǒng)兩個方面。</p><p><br></p><p> 此次采用Comsol制作了三相變壓器 電磁、熱、固、噪聲多物理場耦合模型，分析三相變壓器在多次諧波工況下的表現(xiàn)。</p><p><br></p><p>磁通密度分布</p><p><br></p><p><br></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202103/b099017da79a47fe99815fa842e6d1a7.gif" height="356" width="508"></p><p><br></p><p>變壓器線圈的電流電壓表現(xiàn)：</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202112/4e5e972d90084597b806611d2541b7b3.png" title="QQ圖片20211217113513.png" alt="QQ圖片20211217113513.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202112/4e5e972d90084597b806611d2541b7b3.png?
展開 基于Hfss的電磁熱耦合分析微帶線行駐波功率容量
關(guān)鍵詞：耦合仿真，微帶線，行波，駐波，功率容量
在現(xiàn)代射頻系統(tǒng)中微帶線無疑是應(yīng)用最多的一種射頻傳輸線方式，一般系統(tǒng)中由于設(shè)備功率不大所以很少有人關(guān)注微帶線功率容量問題，但是在一些功率較高的場景中或者出現(xiàn)大駐波的場景中，微帶線功率容量就變成一個非常重要且不得不考慮的因素，那么微帶線功率容量又受到什么因素影響呢？下面我們一步步講解并利用電磁與熱耦合方式評估微帶線峰值功率與平均功率容量。
由于現(xiàn)代射頻通信系統(tǒng)多采用非線性調(diào)制或者脈沖發(fā)射，導致系統(tǒng)輸出的平均功率與峰值功率不再相同，兩者之間往往差值很大，所用射頻傳輸系統(tǒng)需要把峰值功率容量和平均功率容量分開考慮，現(xiàn)實環(huán)境中影響微帶線的平均功率容量與峰值功率容量的限制因素也不相同，首先微帶線峰值功率容量受電場擊穿強度限制而平均功率容量是受最高溫度限制。
大家都知道微帶線在處于行波狀態(tài)時功率容量最大，駐波狀態(tài)時功率容量會縮小，那么行波與駐波微帶線功率會相差多少呢？下面以一個仿真實例演示未帶線在行波和駐波時功率容量的差異，如下圖建立一個20*20mm的微帶線PCB板。
一，行波狀態(tài)時峰值功率與平均功率
1，兩端在50歐姆匹配匹配狀態(tài)下是微帶線處于行波狀態(tài)，仿真S參數(shù)如下：在5GHz時插損0.04dB，反射為-37dB，說明該微帶線模型是比較理想的50歐姆傳輸線，兩端匹配時幾乎沒有反射波。
2，該狀態(tài)下微帶線電場強度分布，可見電場主要集中在走線附近，參見動圖能明顯看出行波狀態(tài)。
3，該狀態(tài)下電磁能量損耗密度如下圖所示，可見能量損耗同樣主要集中在走線附近，尤其集中在微帶線和地之間。
4，行波狀態(tài)下峰值功率容量如下，行波狀態(tài)時峰值功率容量可達到2231W，實際工程中一般減半作為最大峰值功率容量。
展開 結(jié)構(gòu)、流體、熱分析、多物理場耦合、電磁仿真硬件配置探討-1
主要內(nèi)容
1.有限元分析概述
2.有限元分析模擬計算過程分析與計算特點
2.1有限元前處理（建模、網(wǎng)格劃分）計算特點
2.2有限元求解計算特點與硬件配置分析
2.2.1動態(tài)結(jié)構(gòu)（碰撞、爆炸、沖擊等）仿真計算特點
2.2.2靜態(tài)結(jié)構(gòu)（強度、振動、耐久、復(fù)合材料）仿真計算特點
2.2.3流體力學仿真計算特點
2.2.4多物理場耦合仿真計算特點
2.2.5電磁仿真仿真計算特點
3.工程仿真計算工作站配置推薦
3.1 工作站機型介紹
3.2建模與求解專業(yè)硬件配置參考
3.3 工作站建模、求解計算硬件配置推薦
（一）有限元分析介紹
有限元分析（FEA）借助高性能計算機工具，用“數(shù)值近似”和“離散化”方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬，如求解結(jié)構(gòu)、熱傳導、電磁場、流體力學等連續(xù)性問題
有限元法在工程設(shè)計和科研領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為解決復(fù)雜工程分析計算問題的有效途徑，從汽車到航天飛機幾乎所有的設(shè)計制造都已離不開有限元分析計算，其在機械制造、材料加工、航空航天、汽車、土木建筑、電子電器、國防軍工、船舶、鐵道、石化、能源和科學研究等各個領(lǐng)域的應(yīng)用普及，已使設(shè)計水平發(fā)生了質(zhì)的飛躍。
展開 comsol三維電磁攪拌，熱-電磁-流體耦合 ￥100
<p>此<a href="https://www.yqgqt.org.cn/service/PlanarTransformer" rel="noopener noreferrer" target="_blank">電磁</a>攪拌模型為clem式電磁攪拌裝置，實現(xiàn)固體<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>傳熱，<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>流動和電磁場全耦合，下圖為<a href="https://www.yqgqt.org.cn/qa/2756" rel="noopener noreferrer" target="_blank">流體</a>攪拌效果的切面圖。
展開 CAE在連接器高頻電磁分析中的應(yīng)用
以下為（元王）有限元科技為某連接器產(chǎn)品電氣性能優(yōu)化，做的高頻仿真分析案例。
電磁仿真分析背景
該連接器產(chǎn)品需要CAE仿真技術(shù)進行優(yōu)化，將產(chǎn)品TDR從原有的89~128歐改善到90~110歐，盡量在結(jié)構(gòu)約束范圍內(nèi)優(yōu)化。
CAE仿真模型
仿真條件說明
信號上升時間（Rise Time:ps，20-80%）
87.5ps
差分阻抗
100 ?
應(yīng)用軟件
HFSS
仿真方案及結(jié)果
方案一：只修改結(jié)構(gòu)（6,7,14位置受到修改約束），不改變原始材料，優(yōu)化后效果不明顯。TDR從89~128歐改善到93.5~120歐，但依然沒達標（標準限制為90~110歐）。
方案二：修改材料和結(jié)構(gòu)（6,7,14位置受到修改約束），優(yōu)化后效果明顯。TDR從89~128歐改善到95~110歐，已經(jīng)達標（標準限制為90~110歐）。
方案三：修改材料和結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)不受6,7,14位置約束），優(yōu)化后效果明顯。TDR從89~128歐改善到94~109歐，已經(jīng)達標（標準限制為90~110歐）；
結(jié)果匯總：
方案一：只修改結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)受表格約束），不改變原始材料，優(yōu)化后效果不明顯。TDR從89~128歐改善到93.5~120歐，但依然沒達標（標準限制為90~110歐）；
方案二：修改材料和結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)受表格約束），優(yōu)化后效果明顯。TDR從89~128歐改善到95~110歐，已經(jīng)達標（標準限制為90~110歐）。但材料價格較貴；
方案三：修改材料和結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)不受表格約束），優(yōu)化后效果明顯。TDR從89~128歐改善到94~109歐，已經(jīng)達標（標準限制為90~110歐）；
1.在0~5GHZ內(nèi)，差分插入損耗PASS。
展開 
ANSYS9.0指南：高頻電磁場分析
ANSYS9.0指南：高頻電磁場分析
需要的請下載ok
ANSYS High-Frequency Electromagnetic Analysis Guide.part1.rar
ANSYS High-Frequency Electromagnetic Analysis Guide.part2.rar
高頻電磁場分析.part1.rar
Comsol的爪型針高頻電磁消融腫瘤仿真分析 ￥2500
本例通過插入高頻（240kHz-480kHz）的通電六臂式電探針來實現(xiàn)局部加熱，這種情況下，會在“電流”接口中使用電場方程，并且本例將這些方程耦合到生物熱方程，生物熱方程模擬組織中的溫度場。電場產(chǎn)生的熱源也稱為電阻加熱或焦耳熱。
主要用于：肝、肺腫瘤的消融治療，包括不同的爪針直徑、不同的工作長度、不同的套管外徑。醫(yī)生可根據(jù)腫瘤大小選擇不同的爪針直徑，根據(jù)腫瘤深淺選擇不同工作長度，根據(jù)可承受的創(chuàng)傷大小選擇不同套管外徑。
此次借助comsol的生物模塊和電熱模塊進行爪型消融針仿真：
消融過程的動圖
俯視圖展示：
爪型針電勢分布
爪型針焦耳能量分布
消融區(qū)域等效球徑隨時間變化
有興趣的可以加我，歡迎交流。
展開 煤層氣微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
本模型的首先通過介質(zhì)損耗將電磁場與傳熱場聯(lián)立起來以實現(xiàn)微波注熱，這是一個雙場雙耦合過程；然后，通過熱膨脹耦合模塊、熱流動耦合模塊、熱解吸效應(yīng)、吸附膨脹效應(yīng)建立起滲透率模型并將傳熱場、固體力學場及滲流場耦合起來，這是一個多場耦合過程；最終建立起一個電磁-熱-流-固全耦合模型。
煤儲層微波注熱的電磁-熱-流-固全耦合模型
利用 COMSOL 建立一個煤儲層模型，見圖 7-4，模型尺寸為 20 m×6 m，模型中間布置一個瓦斯抽采鉆孔（直徑為 0.075 m）；模型兩側(cè)布置兩個微波源，將微波源簡化為兩個矩形波導。
煤儲層微波注熱幾何模型
使用COMSOL5.6版本得到的幾個云圖如下：
煤儲層溫度云圖
煤儲層瓦斯含量云圖
煤儲層滲透率比值(k/k0)云圖
注：以上文字及部分圖片來自于論文《微波輻射下煤體熱力響應(yīng) 及其流-固耦合機制研究》。
展開 伏圖高頻電磁場分析功能介紹及波導微波器件仿真APP開發(fā)
一、背景介紹
高頻電磁場仿真在電子工程領(lǐng)域有著至關(guān)重要的作用，廣泛應(yīng)用于無線和有線通信、計算機、衛(wèi)星、雷達、半導體和微波集成電路、航空航天等多個領(lǐng)域，從芯片封裝、毫米波電路、射頻電路設(shè)計驗證，到混合集成電路、PCB板、無源板級器件、RFIC/MMIC設(shè)計，再到天線設(shè)計，以及微波腔體、衰減器、微波轉(zhuǎn)接頭、波導濾波器等各類微波元器件的設(shè)計，都離不開高頻電磁場仿真工具。
二、伏圖高頻電磁場分析功能介紹
云道智造通用多物理場仿真PaaS平臺伏圖（Simdroid）具備完備的高頻電磁場分析功能，支持多物理場耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。
功能特點
1.靈活的四面體網(wǎng)格剖分
提供靈活的四面體網(wǎng)格剖分功能，包括單體剖分和整體剖分兩種模式，支持對局部區(qū)域進行加密剖分。
2.自適應(yīng)網(wǎng)格加密
提供高效的自適應(yīng)加密功能，進而獲得精確的計算結(jié)果。
3.ECAD導入功能
提供EDA風格的前處理環(huán)境，具備ECAD文件導入功能。
4.本征模分析
提供精確的本征模分析功能，支持查看諧振頻率、品質(zhì)因素等結(jié)果。
5.輻射/散射分析
具有完備的散射/輻射分析功能，支持常見的端口設(shè)置和邊界設(shè)置。
6.三維輻射方向圖顯示
提供三維輻射方向圖顯示功能，直觀查看天線等輻射體的輻射性能。
7.多物理場耦合功能
提供多物理場耦合功能，能精確分析電磁-熱耦合問題。
三、波導微波器件仿真APP
作為仿真PaaS平臺，伏圖內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為可復(fù)用的仿真APP。封裝好的仿真APP可通過工業(yè)仿真APP商店Simapps，實現(xiàn)云端部署與在線應(yīng)用，為用戶提供在線仿真工具。
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