磁致伸縮材料的案例
Simcenter變壓器磁致伸縮仿真
然而，設(shè)計(jì)人員在降低磁致伸縮引起的噪聲方面面臨許多挑戰(zhàn)。
變壓器的有源部件
變壓器由兩個(gè)主要有源部件組成：鐵芯和繞組。變壓器的鐵芯由一堆由高磁導(dǎo)率晶粒取向電工鋼板制成的硅鋼片組成。硅鋼片非常薄，但在其他兩個(gè)維度上可能相當(dāng)大。例如，圖1顯示了正在組裝的三相變壓器鐵芯中的硅鋼片。
圖1：分段式變壓器硅鋼片
圖2所示的繞組由纏繞在鐵芯上的銅或鋁導(dǎo)線制成，提供電輸入和輸出。繞組中的電流產(chǎn)生穿過鐵芯的磁場。
圖2：三相變壓器的三柱式鐵芯和繞組
噪音來源
變壓器中有許多噪聲源。其中一個(gè)來源是通過磁致伸縮改變磁場而改變鐵芯硅鋼片尺寸引起的振動(dòng)。
值得一提的是，電磁力（包括磁致伸縮力）具有基頻是工頻兩倍的諧波分量，基頻約為100Hz。因此，頻率范圍高達(dá)20 kHz的任何諧波都可能構(gòu)成可聽到的噪聲。
有幾個(gè)因素在降低噪音方面起作用。其中，不同硅鋼片材料和鐵芯的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生明顯的差異。因此，了解在實(shí)際操作條件下，材料特性和裝配形式對(duì)鐵芯的磁致伸縮效應(yīng)至關(guān)重要。
究竟什么是磁致伸縮？
作為簡短的背景介紹，磁致伸縮是磁性材料的一種特性，會(huì)使材料在磁場的影響下改變其物理尺寸。當(dāng)磁化場周期性變化時(shí)，鐵芯尺寸也會(huì)周期性變化。這種周期性變化會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)，從而產(chǎn)生噪音。
然而，關(guān)于磁致伸縮需要注意的一件事是，物理尺寸的變化是微小的，使得測(cè)量這種效應(yīng)非常困難。圖3中的圖表顯示了從測(cè)量中獲得的磁致伸縮蝴蝶曲線。在這里，磁致伸縮應(yīng)變會(huì)被測(cè)量幾個(gè)周期，并表示為隨磁場變化的函數(shù)。蝴蝶曲線圖表示應(yīng)變?yōu)橐粋€(gè)周期內(nèi)通量密度的變化。如圖所示，物理尺寸變化在微米/米的范圍內(nèi)。
圖3：磁致伸縮系數(shù)與磁通密度的關(guān)系
晶粒取向?qū)訅盒局械?em>磁致伸縮力
另一個(gè)復(fù)雜問題是變壓器行業(yè)使用晶粒取向電工鋼。這意味著材料的磁性是各向異性的。
展開 COMSOL磁致伸縮仿真
磁致伸縮換能器用于聲吶、聲學(xué)裝置、主動(dòng)振動(dòng)、位置控制和燃油噴射系統(tǒng)。在金屬無損檢測(cè)方面應(yīng)用的也比較多。
（1）模型介紹
線圈通入正弦脈沖激勵(lì)電流：
（2）仿真結(jié)果
應(yīng)力和形變分析
回波分析
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COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真
案例二、電磁線圈優(yōu)化（1）如何對(duì)特定的物理場進(jìn)行優(yōu)化（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義（2）靜電射流問題分析（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場耦合分析（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模（2）聯(lián)合磁場、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)（1）超導(dǎo)線分析（2）本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析（1）麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真(2）觀察瞬態(tài)現(xiàn)象（3）模擬相對(duì)于電場或磁場的非線性材料（4）分析不同終端情況下的脈沖傳播（5）理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵（1）電暈?zāi)Ｐ秃喕?）電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問題(3)流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡（4）計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況（5）絕緣子靜電場模擬計(jì)算
案例十 課程拓展（1）課堂協(xié)助學(xué)員解決建模問題（2）創(chuàng)立微信解疑群，發(fā)送案例模型ppt（3）根據(jù)學(xué)員要求拓展講解光學(xué)、等離子體、激光、流體，等其他案例
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案例二、電磁線圈優(yōu)化
（1）如何對(duì)特定的物理場進(jìn)行優(yōu)化
（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化
（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化
（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎 （1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥
（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模
（2）聯(lián)合磁場、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型
（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析
（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分
（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析
（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)
超導(dǎo)線分析
本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析 麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真
觀察瞬態(tài)現(xiàn)象
模擬相對(duì)于電場或磁場的非線性材料
分析不同終端情況下的脈沖傳播
理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵 電暈?zāi)Ｐ秃喕?電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問題
流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡
計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況
絕緣子靜電場模擬計(jì)算
案例十 課程拓展 （1）課堂協(xié)助學(xué)員解決建模問題
（2）創(chuàng)立微信解疑群，發(fā)送案例模型ppt
（3）根據(jù)學(xué)員要求拓展講解光學(xué)、等離子體、激光、流體，等其他案例
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揭秘：復(fù)聯(lián)3鋼鐵俠戰(zhàn)甲中的材料黑科技！
主要以高分子材料為主，輕量化，耐腐蝕，同時(shí)具備非線性的粘彈性特征。次要可選擇輕質(zhì)有色合金。
（2）敏感材料：負(fù)責(zé)感知環(huán)境變化（包括壓力、應(yīng)力、溫度、電磁場、PH值等）。常用：如形狀記憶材料、壓電材料、光纖材料、磁致伸縮材料、電致變色材料、電流變體、磁流變體和液晶材料等。
（3）驅(qū)動(dòng)材料：一定條件下可以產(chǎn)生較大的應(yīng)變和應(yīng)力，負(fù)責(zé)響應(yīng)和控制。常用如形狀記憶材料、壓電材料、電流變體和磁致伸縮材料等。可以看出，這些材料既是驅(qū)動(dòng)材料又是敏感材料，顯然起到了身兼二職的作用，這也是智能材料設(shè)計(jì)時(shí)可采用的一種思路。
（4）輔助材料：因應(yīng)用場景而異，屬于性能增強(qiáng)的作用，包括導(dǎo)電、磁性光纖和半導(dǎo)體材料。
從非官方的定義可以看出新材料抑或是智能材料，同樣具備輕量化、耐受極端環(huán)境的特征。不同的智能材料的自發(fā)式相應(yīng)特征，給了材料從業(yè)者更多的研發(fā)想象空間。
介紹完智能材料，在這里再介紹下智能材料集成系統(tǒng)：（來源：Material-Integrated Intelligent Systems）
此圖在PART2中主要展示了，智能材料集成系統(tǒng)的系統(tǒng)工程架構(gòu)圖。傳感器和信號(hào)數(shù)據(jù)處理，是系統(tǒng)集成的第一步，再嵌入基體材料中。同時(shí)完成網(wǎng)絡(luò)和通信的交互，再解決能源供應(yīng)的問題，整體的應(yīng)用場景就可以完成了。整個(gè)鋼鐵俠的系列裝甲，頂層機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方向可以說就是基于MIIS開發(fā)的。
所以暫時(shí)把MARK-50系列戰(zhàn)甲的材料技術(shù)領(lǐng)域歸為智能材料。若有偏頗，請(qǐng)聯(lián)系訾垚，我向您請(qǐng)教。那么目前，我們可以認(rèn)為ARMOR-50戰(zhàn)甲是一定具備輕量化和耐受極端條件（極端溫度，酸堿度，超失重，）的特征的，這從MARK1到3，再到反浩克裝甲的迭代可以看出。
那么在這里，我想主要著重深入MARK-50裝甲仿生自修復(fù)和高吸能的材料屬性。
展開 聲學(xué)在科學(xué)技術(shù)中的十大作用（中）
因此也促進(jìn)了研制水聲換能器的壓電材料和磁致伸縮材料的研究與制造。研制新型換能器的多元壓電復(fù)合材料、高分子合成材料、光纖材料等也引起極大的重視，并出現(xiàn)換能器材料和換能器設(shè)計(jì)的專家系統(tǒng)。
水聲信號(hào)處理是當(dāng)前水聲研究中十分活躍的領(lǐng)域。大規(guī)模高速芯片的發(fā)展和并行算法的開發(fā)，提供了十分有力的工具。我國在這一方面的工作也有著可喜的成就。
作者簡介
張淑儀，1956年畢業(yè)于南京大學(xué)物理系，后留校攻讀聲學(xué)專業(yè)研究生，1960年畢業(yè)留校任教，并長期從事超聲物理和光聲科學(xué)研究。1985年曾應(yīng)邀為美國韋恩大學(xué)訪問副教授、1988年和1990年曾分別應(yīng)邀為法國巴黎理化學(xué)院和日本東京大學(xué)訪問教授。1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士。自1992年-2001年任南京大學(xué)聲學(xué)研究所所長，現(xiàn)（曾）任中國聲學(xué)學(xué)會(huì)副理事長，江蘇省聲學(xué)學(xué)會(huì)理事長，國際光聲光熱常務(wù)理事會(huì)理事，國際理論物理中心顧問，國際無損評(píng)價(jià)中心聯(lián)合會(huì)理事。
展開 數(shù)字液壓閥及其閥控系統(tǒng)發(fā)展和展望（轉(zhuǎn)自液壓那些事）
芬蘭Aalto工程大學(xué)(Aalto University School of Engineering)研究了5種軟磁材料用于電磁鐵線圈的效果以及不同的匝數(shù)及尺寸對(duì)驅(qū)動(dòng)力的影響。奧地利林茨大學(xué)(Johannes Kepler University Linz)對(duì)因加工誤差、摩擦力和裝配傾斜造成的電磁鐵性能差異進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
超磁滯伸縮材料與壓電晶體材料的應(yīng)用為高速開關(guān)閥的研發(fā)提供了新的思路。瑞典用超磁致伸縮材料開發(fā)了一款高速燃料噴射閥。通過控制驅(qū)動(dòng)線圈的電流，使超磁滯伸縮棒產(chǎn)生伸縮位移，直接驅(qū)動(dòng)使閥口開啟或關(guān)閉，達(dá)到控制燃料液體流動(dòng)的目的。這種結(jié)構(gòu)省去了機(jī)械部件的聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)燃料和排氣系統(tǒng)快速、精確的無級(jí)控制。超磁致伸縮材料對(duì)溫度敏感，應(yīng)用時(shí)需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的熱抑制裝置和熱補(bǔ)償裝置。中國航天科技集團(tuán)公司利用PZT材料鋯鈦酸鉛二元系壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，研發(fā)了一款由PZT壓電材料制作的超高速開關(guān)閥，如圖2所示。該閥在額定壓力10MPa下流量為8L/min，打開關(guān)閉時(shí)間均小于1.7 ms。壓電材料脆性大，成本高，輸出位移小，容易受溫度影響，因此其運(yùn)用受到限制。浙江大學(xué)歐陽小平等與南京工程學(xué)院許有熊等就壓電高速開關(guān)閥大流量輸出和疲勞強(qiáng)度問題設(shè)計(jì)了新的結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了仿真與實(shí)驗(yàn)分析。
美國Purdue大學(xué)研制了一種創(chuàng)新型的高速開關(guān)閥電-機(jī)械執(zhí)行器EAC(Energy coupling actuator)，如圖3所示。其包括一個(gè)持續(xù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤和一個(gè)壓電晶體耦合裝置。轉(zhuǎn)盤一直在順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，通過左右兩個(gè)耦合機(jī)構(gòu)分時(shí)耦合控制主閥芯的啟閉。試驗(yàn)表明5ms內(nèi)達(dá)到2mm的輸出行程。
展開 19種常見液位計(jì)工作原理圖，可滿足多數(shù)工況，動(dòng)畫展示很有趣！
5、磁致伸縮液位計(jì)
原理：磁致伸縮液位計(jì)的傳感器工作時(shí)，傳感器的電路部分將在波導(dǎo)絲上激勵(lì)出脈沖電流，該電流沿波導(dǎo)絲傳播時(shí)會(huì)在波導(dǎo)絲的周圍產(chǎn)生脈沖電流磁場。在磁致伸縮液位計(jì)的傳感器測(cè)桿外配有一浮子，此浮子可以沿測(cè)桿隨液位的變化而上下移動(dòng)。在浮子內(nèi)部有一組永久磁環(huán)。當(dāng)脈沖電流磁場與浮子產(chǎn)生的磁環(huán)磁場相遇時(shí)，浮子周圍的磁場發(fā)生改變從而使得由磁致伸縮材料做成的波導(dǎo)絲在浮子所在的位置產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)波脈沖，這個(gè)脈沖以固定的速度沿波導(dǎo)絲傳回并由檢出機(jī)構(gòu)檢出。通過測(cè)量脈沖電流與扭轉(zhuǎn)波的時(shí)間差可以精確地確定浮子所在的位置，即液面的位置。
6、射頻導(dǎo)納液位計(jì)
原理：射頻導(dǎo)納料位儀由傳感器和控制儀表組成，傳感器可采用棒式、同軸或纜式探極安裝于倉頂。傳感器中的脈沖卡可以把物位變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)送給控制儀表，控制儀表經(jīng)運(yùn)算處理后轉(zhuǎn)換為工程量顯示出來，從而實(shí)現(xiàn)了物位的連續(xù)測(cè)量。
7、音叉物位計(jì)
原理：音叉式物位控制器的工作原理是通過安裝在音叉基座上的一對(duì)壓電晶體使音叉在一定共振頻率下振動(dòng)。當(dāng)音叉與被測(cè)介質(zhì)相接觸時(shí)，音叉的頻率和振幅將改變，這些變化由智能電路來進(jìn)行檢測(cè)，處理并將之轉(zhuǎn)換為一個(gè)開關(guān)信號(hào)。
8、玻璃板液位計(jì)（玻璃管液位計(jì)）
原理：玻璃板式液位計(jì)是通過法蘭與容器連接構(gòu)成連通器，透過玻璃板可直接讀得容器內(nèi)液位的高度。
展開 20大未來最有潛力的新材料（合理預(yù)測(cè)）
15.超材料
突破性：具有常規(guī)材料不具有的物理特性，如負(fù)磁導(dǎo)率、負(fù)介電常數(shù)等。
發(fā)展趨勢(shì)：改變傳統(tǒng)根據(jù)材料的性質(zhì)進(jìn)行加工的理念，未來可根據(jù)需要來設(shè)計(jì)材料的特性，潛力無限、革命性。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：波音公司，Kymeta公司，深圳光啟研究院等
16.超導(dǎo)材料
突破性：超導(dǎo)狀態(tài)下，材料零電阻，電流不損耗，材料在磁場中表現(xiàn)抗磁性等。
發(fā)展趨勢(shì)：未來如突破高溫超導(dǎo)技術(shù)，有望解決電力傳輸損耗、電子器件發(fā)熱等難題，以及綠色新型傳輸磁懸技術(shù)。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：日本住友，德國Bruker，中科院等。
17.形狀記憶合金
突破性：預(yù)成型后，在受外界條件強(qiáng)制變形后，再經(jīng)一定條件處理，恢復(fù)為原來形狀，實(shí)現(xiàn)材料的變形可逆性設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
發(fā)展趨勢(shì)：在空間技術(shù)、醫(yī)療器械、機(jī)械電子設(shè)備等領(lǐng)域潛力巨大。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：有研新材等
18.磁致伸縮材料
突破性：在磁場作用下，可產(chǎn)生伸長或壓縮的性能，實(shí)現(xiàn)材料變形與磁場的相互作用。
發(fā)展趨勢(shì)：在智能結(jié)構(gòu)器件、減震裝置、換能結(jié)構(gòu)、高精度電機(jī)等領(lǐng)域，應(yīng)用廣泛，有些條件下性能優(yōu)于壓電陶瓷。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國ETREMA公司，英國稀土制品公司，日本住友輕金屬公司等
19.磁（電）流體材料
突破性：液態(tài)狀，兼具固體磁性材料的磁性，和液體的流動(dòng)性，具有傳統(tǒng)磁性塊體材料不具備的特性，和應(yīng)用。
發(fā)展趨勢(shì)：應(yīng)用于磁密封、磁制冷、磁熱泵等領(lǐng)域，改變傳統(tǒng)密封制冷等方式。
主要研究機(jī)構(gòu)（公司）：美國ATA應(yīng)用技術(shù)公司，日本松下等。
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案例二、電磁線圈優(yōu)化
（1）如何對(duì)特定的物理場進(jìn)行優(yōu)化
（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化
（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化
（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥
（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模
（2）聯(lián)合磁場、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型
（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析
（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分
（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析
（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)
超導(dǎo)線分析
本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析
麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真
觀察瞬態(tài)現(xiàn)象
模擬相對(duì)于電場或磁場的非線性材料
分析不同終端情況下的脈沖傳播
理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵
電暈?zāi)Ｐ秃喕?電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問題
流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡
計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況
絕緣子靜電場模擬計(jì)算
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案例二、電磁線圈優(yōu)化
（1）如何對(duì)特定的物理場進(jìn)行優(yōu)化
（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化
（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化
（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥
（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模
（2）聯(lián)合磁場、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型
（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析
（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分
（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析
（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)
超導(dǎo)線分析
本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析
麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真
觀察瞬態(tài)現(xiàn)象
模擬相對(duì)于電場或磁場的非線性材料
分析不同終端情況下的脈沖傳播
理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵
電暈?zāi)Ｐ秃喕?電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問題
流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡
計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況
絕緣子靜電場模擬計(jì)算
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2021年comsolACDC電磁場與多物理場耦合專題線上培訓(xùn)班
案例二、電磁線圈優(yōu)化
（1）如何對(duì)特定的物理場進(jìn)行優(yōu)化
（2）全局控制變量設(shè)定并啟動(dòng)優(yōu)化
（3）snopt優(yōu)化求解器使用方法
案例三、磁致伸縮原理的電磁超聲換能器優(yōu)化
（1）磁致伸縮材料線性和非線性介紹
（2）電磁超聲換能控制方程講解，邊界條件設(shè)定
（3）電容式麥克風(fēng)中膜位移轉(zhuǎn)換電信號(hào)
（4）后處理和圖形化顯示幫助
案例四、電磁致液體形變和破碎
（1）磁流體洛倫茲力設(shè)置，流體兩相流水平集定義
（2）靜電射流問題分析
（3）靜電-層流水平集-稀物值傳遞多物理場耦合分析
（4）相初始化-瞬態(tài)分析及求解器設(shè)置
（5）噴霧模擬，泰勒錐
案例五、電磁閥
（1）多匝線圈、磁芯、非磁導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及磁性柱塞構(gòu)成的電磁柱塞建模
（2）聯(lián)合磁場、移動(dòng)網(wǎng)格接口全局常微分和微分代數(shù)方程構(gòu)建模型
（3）計(jì)算電磁力及柱塞位移
案例六、電纜電磁熱分析
（1）三維電纜建模及模型網(wǎng)格剖分
（2）電纜的感應(yīng)效應(yīng)分析
（3）電纜的熱效應(yīng)分析
案例七、超導(dǎo)
超導(dǎo)線分析
本構(gòu)關(guān)系E-J傳導(dǎo)特性
案例八、同軸電纜瞬態(tài)分析
麥克斯韋方程組在時(shí)域仿真
觀察瞬態(tài)現(xiàn)象
模擬相對(duì)于電場或磁場的非線性材料
分析不同終端情況下的脈沖傳播
理想電導(dǎo)體和磁導(dǎo)體設(shè)置
案例九、靜電除塵
電暈?zāi)Ｐ秃喕?電荷守恒方程和泊松方程求解電荷載流子的傳輸問題
流體流動(dòng)顆粒跟蹤接口求解顆粒軌跡
計(jì)算顆粒收集效率隨顆粒半徑的變化情況
絕緣子靜電場模擬計(jì)算
展開 基于第三代半導(dǎo)體材料的壓電電子學(xué)和壓電光電子學(xué)
圖七
（a）壓電光子學(xué)和磁致發(fā)光的耦合示意圖
（b）壓電光子學(xué)效應(yīng)所用的金屬離子常用元素
（c） 壓電光子學(xué)效應(yīng)發(fā)光的能級(jí)圖
（d）多場激發(fā)的發(fā)光示意圖
計(jì)算電磁學(xué)模擬：使用哪個(gè)模塊？
就材料特性而言，這兩種產(chǎn)品具有不同的材料庫：RF 模塊提供了一套通用的電介質(zhì)基底，而波動(dòng)光學(xué)模塊則在光學(xué)和紅外頻帶中包含了上千種不同材料的折射率。有關(guān)此內(nèi)容以及其他可用材料庫的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參見此博客文章。當(dāng)然，如果您對(duì)設(shè)備模擬需求有特定疑問，請(qǐng)與我們聯(lián)系。
下圖概述了這些模塊之間的近似分界線。
使用射線光學(xué)模塊追蹤射線
如果要模擬大小是波長數(shù)千倍的設(shè)備，則不再可能通過有限元網(wǎng)格來解析波長。在這種情況下，我們還在射線光學(xué)模塊中提供了幾何光學(xué)方法。這種方法不直接求解麥克斯韋方程組，而是模擬空間追蹤光線。這種方法僅需要將反射表面和介電區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格剖分，而不是均勻的自由空間。它適用于透鏡、望遠(yuǎn)鏡、大型激光腔以及結(jié)構(gòu)-熱-光學(xué)性能（STOP）分析的模擬。甚至可以將其與全波分析的輸出結(jié)合起來，如本示例所示的教程模型。
多物理場模擬
除了求解麥克斯韋方程組本身之外，COMSOL Multiphysics 的核心優(yōu)勢(shì)之一是求解幾個(gè)物理場之間存在耦合的問題。最常見的方法之一是麥克斯韋方程組和溫度之間的耦合，其中溫度的升高會(huì)影響電（以及熱）的特性。有關(guān)解決此類電熱問題的方法概述，參見此博客文章。
將結(jié)構(gòu)變形與電場和磁場耦合也是很常見的。有時(shí)，這僅涉及變形，但有時(shí)，還涉及壓電、壓阻或磁致伸縮材料響應(yīng)，甚至應(yīng)力-光學(xué)響應(yīng)。MEMS模塊具有用于靜電驅(qū)動(dòng)諧振器的專用的用戶接口，其中施加的電場使設(shè)備偏置。結(jié)構(gòu)接觸和接觸部分之間的電流流動(dòng)也可以在電流模擬的背景下考慮。
但是，除了溫度和變形之外，您還可以將麥克斯韋方程組的電流耦合到化學(xué)過程，如電化學(xué)，電池和燃料電池，電沉積和腐蝕模塊所述。在“等離子體模塊”中，您甚至可以耦合到等離子體化學(xué)，并且通過“粒子追蹤模塊”，您可以通過電場和磁場追蹤帶電粒子。最后，我們的半導(dǎo)體模塊使用漂移擴(kuò)散方程求解電荷傳輸。
展開 開關(guān)電源有“聲音”？原來可以這樣解決！
彎曲—僅在EE或EI結(jié)構(gòu)的磁芯中間腿存在的裂隙,可使磁芯各部分沿其間吸引力的方向
磁致伸縮—磁芯材料的尺寸隨磁通密度變化.普通功率的鐵氧體的變化率小于1ppm.
骨架移動(dòng)—磁芯片的位移可通過骨架傳送和放大.
線圈移動(dòng)—線圈中的電流產(chǎn)生移動(dòng)這些導(dǎo)線的吸引力和排斥力.
移動(dòng)源共同作用,形成了復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng),它能在人耳聽力范圍內(nèi)的一個(gè)或幾個(gè)頻點(diǎn)上,產(chǎn)生強(qiáng)烈的共振.10W以下離線反激式轉(zhuǎn)換器常用的結(jié)構(gòu)一般產(chǎn)生10k Hz到 20k Hz的共振.當(dāng)磁通激勵(lì)的基頻或其諧波經(jīng)過機(jī)械共振區(qū)域時(shí),移動(dòng)發(fā)出聲音.設(shè)計(jì)者應(yīng)全程變換負(fù)載以檢驗(yàn)音頻噪聲,特別是需要?jiǎng)討B(tài)負(fù)載時(shí).
這些機(jī)制產(chǎn)生噪聲的大小根據(jù)各自所處的不同位置決定.幸運(yùn)的是,設(shè)計(jì)者可以應(yīng)用簡單的結(jié)構(gòu)技術(shù)來有效衰減各種機(jī)制產(chǎn)生的音頻噪聲.
以下簡單講解能有效衰減各種機(jī)制產(chǎn)生的音頻噪聲的常見方法。
首先變壓器要采用均勻浸漬，從而能有效填充線圈與線圈之間、線圈與骨架之間、骨架與磁芯之間的固有空隙，降低活動(dòng)部件發(fā)生位移的可能性，必要時(shí)可以再磁性元件與線路板接觸面填充白膠或噴涂三防漆，進(jìn)一步減小機(jī)械振動(dòng)的空間，有效降低噪聲。
在條件允許的情況下盡量降低峰值磁通密度，要充分考慮高溫時(shí)的飽和磁通密度，留足夠余量防止工作曲線進(jìn)入非線性區(qū)，可以有效降低變壓器的音頻噪聲，有實(shí)驗(yàn)證明峰值磁通密度從3000高斯降為2000高斯即可將發(fā)出的噪音降低5 dB到15dB。
條件允許可以使用非晶、超微晶合金等軟磁材料，它們的磁均勻一致性遠(yuǎn)比一般鐵氧體好得多，磁致伸縮效應(yīng)趨于零，因此對(duì)應(yīng)力不敏感。
二：電容產(chǎn)生的音頻噪聲
所有的絕緣材料在電場的壓力下均會(huì)變形,這種電致伸縮效應(yīng)與電場強(qiáng)度的平方成正比.有些絕緣介質(zhì)還呈現(xiàn)壓電效應(yīng),即與電場強(qiáng)度成正比的線性位移.壓電效應(yīng)通常是電容產(chǎn)生噪聲的主要途徑.
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