電磁場有限元仿真的案例
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電磁場分析書籍推薦--《Ansoft 工程電磁場有限元分析》
編 著 者
2005年6月
圖書目錄
第1章 電磁場有限元分析簡介
1.1 電磁場基本理論
1.1.1 麥克斯韋方程組
1.1.2 麥克斯韋方程組各方程之間的關(guān)系
1.1.3 本構(gòu)關(guān)系
1.1.4 二階電磁場微分方程
1.1.5 電磁場求解的邊界條件
1.2 電磁場求解的有限元方法
1.2.1 一維有限元法
1.2.2 電磁場解后處理
1.3 Ansoft電磁場分析軟件簡介
1.3.1 Maxwell 3D/2D電磁場求解器分類
1.3.2 電磁分析軟件應(yīng)用領(lǐng)域
第2章 Maxwell 2D開發(fā)環(huán)境
2.1 【執(zhí)行命令】對話框
2.2 幾何建模器
2.2.1 【2D建模器的主框架】對話框
2.2.2 菜單欄
2.2.3 工具欄
2.3 邊界條件管理器
2.3.1 菜單欄
2.3.2 工具欄
2.4 材料管理器
2.4.1 材料庫
2.5 網(wǎng)格生成器
2.5.1 菜單欄
2.5.2 工具欄
2.6 參數(shù)列表器
2.7 后處理器
2.7.1 后處理命令
2.7.2 菜單
2.8 場計算器
2.8.1 界面描述
2.8.2 例〖2.1〗輸出場計算結(jié)果到均勻網(wǎng)格
第3章 二維靜磁場分析
3.1 二維靜磁分析理論
3.1.1 磁矢勢方程的導(dǎo)出
3.1.2 磁鏈和電流
3.1.3 靜磁力和力矩的計算
3.2 二維靜磁分析中源的處理
3.3
展開 《Ansoft工程電磁場有限元分析》
【目錄】
第1章 電磁場有限元分析簡介
1.1 電磁場基本理論
1.2 電磁場求解的有限元方法
1.3 Ansoft電磁場分析軟件簡介
第2章 Maxwell 2D開發(fā)環(huán)境
2.1 [執(zhí)行命令]對話框
2.2 幾何建模器
2.3 邊界條件管理器
2.4 材料管理器
2.5 網(wǎng)格生成器
2.6 參數(shù)列表器
2.7 后處理器
2.8 場計算器
第3章 二維靜磁場分析
3.1 二維靜磁分析理論
3.2 二維靜磁分析中源的處理
3.3 二維靜磁分析中的邊界條件
3.4 [例3.1]螺線管電磁閘靜磁場分析
3.5 [例3.2]電磁體設(shè)計
第4章 二維渦流場分析
4.1 二維渦流分析理論（A-Φ法）
4.2 二維非線性渦流場理論
4.3 二維渦流分析中源的處理
4.4 二維渦流分析中的阻抗邊界條件
4.5 [例4.1]母線阻抗渦流分析
4.6 [例4.2]同軸線電感分析
第5章 二維軸向磁場渦流分析
5.1 二維軸向磁場渦流分析理論
5.2 二維燦向磁場渦流分析源的處理
5.3 [例5.1]疊片鋼渦流損耗分析
第6章 二維靜電場分析
6.1 二維靜電分析理論（標(biāo)勢法）
6.2 二維靜電分析中的邊界條件
6.3 二維靜電分析中源的加載
6.4 [例6.1]微波集成電路中的微帶線分析
第7章 二維直流傳導(dǎo)穩(wěn)恒電場分析
第8章 二維變交變電場分析
第9章 二維瞬態(tài)場分析
第10章 二維溫度場分析
第11章 二維參數(shù)化電磁場分析
第12章 三維靜電場分析
第13章 三維靜磁場分析
第14章 三維渦流場分析
第15章 三維瞬態(tài)場分析
第16章 三維數(shù)數(shù)化電磁場分析
第17章 三維溫度場分析
第18章 三維應(yīng)力場分析
參考文獻(xiàn)
展開 電機(jī)電磁場CAE有限元分析探討
就從電機(jī)電磁場分布區(qū)域來看，也有氣隙磁場、端部磁場、鐵心磁場、電樞導(dǎo)線渦流場等；從理論上講，用數(shù)值方法可以解決上述問題，但實際工程應(yīng)用中，即使是基本的二維穩(wěn)態(tài)電機(jī)電磁場問題，電機(jī)設(shè)計者也較少從場的觀點出發(fā)，采用有限元或其它數(shù)值法進(jìn)行求解，究其原因，除客觀條件限制外，主觀上仍有兩方面：其一是要用有限元或其它數(shù)值法求解電機(jī)電磁場問題，則設(shè)計者本身至少要精通該數(shù)值方法的理論及過程、相應(yīng)的計算機(jī)程序語言及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入數(shù)據(jù)文件的建立，有時還要進(jìn)行必要的程序修改、編譯等；其二，設(shè)計者在數(shù)值計算前，由于數(shù)據(jù)前處理過程單調(diào)、數(shù)據(jù)量浩繁，其工作量約占整個有限元分析工作量的80%，因此，電機(jī)電磁場數(shù)值計算的工程應(yīng)用研究已經(jīng)提到較重要的位置，即如何從電機(jī)設(shè)計者角度出發(fā)，將較成熟的求解電機(jī)電磁場的數(shù)值算法如有限元法在過程上通用化，操作上簡捷化，數(shù)據(jù)管理上自動化，讓電機(jī)設(shè)計者真正將有限元法作為一種求解電機(jī)電磁場的通用工具，正如會使用計算器的人，并非必須了解其工作原理、機(jī)器語言、數(shù)碼顯示等。
由于有限元理論已比較完備，相應(yīng)的計算方法及軟件已在工程領(lǐng)域中作為分析計算的工具，因此，電機(jī)設(shè)計人員更關(guān)心如何應(yīng)用有限元法來分析計算電機(jī)電磁場，即有限元前（后）處理。
1、有限元前處理：是指在有限元分析程序運行以前，針對某一具體問題所必須的所有數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備工作。就電機(jī)電磁場而言，它主要包括求解區(qū)域的確定、幾何模型描述、區(qū)域網(wǎng)格剖分、節(jié)點、單元編號及優(yōu)化、各種信息數(shù)據(jù)生成等。
2、有限元后處理：進(jìn)行電機(jī)電磁場有限元分析的目的，是讓電機(jī)設(shè)計者對電機(jī)磁場有清晰直觀的認(rèn)識，而有限元法作為一種數(shù)值算法，其分析計算的結(jié)果因數(shù)據(jù)浩繁，不便分析評價。將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成工程領(lǐng)域所熟悉的各種圖、曲線、表格等對工程分析及設(shè)計評價是很必要的，這就要用到有限元后處理。
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購《Ansoft工程電磁場有限元分析》
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基于ansys軟件的電機(jī)電磁場有限元分析
介紹了應(yīng)用ANSYS自帶的APDL編程語言進(jìn)行軟件開發(fā)，將該軟件應(yīng)用于同步發(fā)電機(jī)空載磁場分析中，在電機(jī)的電磁場計算中實現(xiàn)了電機(jī)的自動旋轉(zhuǎn)、自動施加載荷的功能，使用、修改方便，并且計算速度快。通過對電磁場計算結(jié)果的后處理，得出了同步發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場波形和電壓波形。樣機(jī)測試結(jié)果驗證了分析結(jié)果的正確。
基于ansys軟件的電機(jī)電磁場有限元分析.doc
使用有限元-邊界元方法進(jìn)行電磁仿真
更方便地進(jìn)行 EMI/EMC 測試
波動光學(xué)模塊
內(nèi)置的波束包絡(luò)法克服了對與波長相當(dāng)尺寸的幾何進(jìn)行非散射電磁建模的障礙，非常適合于波導(dǎo)介質(zhì)建模。不過，我們也可以使用 FEM-BEM 耦合來模擬散射電磁問題，從而避免處理網(wǎng)格剖分要求或幾何尺寸限制的問題。建立 EMI/EMC 測試臺模型就是這樣一個應(yīng)用示例。例如，為了執(zhí)行 RE102 軍事標(biāo)準(zhǔn)（高達(dá) 18GHz 的頻率）的發(fā)射測試，被測設(shè)備（DUT）和天線之間的距離是 1m。對于頻率為 18GHz 的信號，1m 的距離是波長的 60 倍，通過有限元建模這樣一個巨大的空間在計算上是非常耗時的。我們可以將被測設(shè)備和天線分離成兩個有限元域（當(dāng)然，波長大小相當(dāng)），并與 BEM 耦合，而不是在單個有限元中建模，如圖7所示。天線上檢測到的功率可以作為被測設(shè)備輻射電磁信號強(qiáng)度的一個衡量標(biāo)準(zhǔn)。
圖7.用于發(fā)射分析的 EMI/EMC 測試臺設(shè)置圖。
結(jié)語
由于網(wǎng)格要求和計算資源限制，電磁模擬受到限制，F(xiàn)EM-BEM 耦合為更廣泛的電磁仿真提供了可行的方法。在研究被測設(shè)備的 EMI/EMC 分析中的發(fā)射和抗擾度測試應(yīng)用中，對 Friis 傳輸方程進(jìn)行驗證使結(jié)果更加可靠。
本文內(nèi)容來自 COMSOL 博客
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真
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祝各位在科研的道路上勇于探索，攻堅克難 實現(xiàn)科研夢！
探秘電磁奧義 | CST電磁場仿真在智能汽車設(shè)計中的應(yīng)用
為什么智能汽車行業(yè)比以往更需要需要電磁仿真？
智能汽車中的高級駕駛輔助系統(tǒng)利用攝像頭、激光雷達(dá)等各種技術(shù)來確保安全舒適的駕駛體驗，各類傳感器更是未來實現(xiàn)自動駕駛的基石。在這些技術(shù)中，雷達(dá)在探測和跟蹤物體方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
當(dāng)集成到車輛中時，雷達(dá)的性能會受到車身及其附近其他部件的影響，包括保險杠、底盤和電纜等。保險杠的材料、形狀和厚度以及周圍的散射部件傳感器對雷達(dá)的性能影響很大。
在這種需求下，CST電磁和多物理場仿真是不可或缺的。在虛擬環(huán)境中驗證汽車?yán)走_(dá)設(shè)計。研究各類傳感器集成到車輛中時的性能影響，在實際原型準(zhǔn)備好之前模擬現(xiàn)實條件進(jìn)行仿真分析，有助于在產(chǎn)品開發(fā)階段盡早納入設(shè)計變更并節(jié)省成本。
在下圖我們可以簡單對比仿真是如何為企業(yè)節(jié)約時間和成本的：
CST能做到什么？
對于智能汽車的天線和傳感器組件優(yōu)化，達(dá)索CST（電磁和多物理場仿真軟件）工作室套裝，能夠?qū)μ炀€元件的輻射特性進(jìn)行仿真，減少實驗室中的測試，可以輕松實現(xiàn)以下兩個方面的仿真：
1、在多層射頻板上設(shè)計饋電結(jié)構(gòu)和輻射元件的布局。
2、建立匹配的天線罩，同時瀏覽復(fù)雜的綜合傳感器模型，其中包括射頻板、天線罩、封裝、數(shù)據(jù)連接器、外殼和其他組件。
CST 中的時域 – FIT 技術(shù)是一種功能強(qiáng)大且多功能的求解器，可以在單次運行中進(jìn)行高精度模擬，因此可以非常有效地解決傳感器開發(fā)中的上述挑戰(zhàn)。
CST仿真驗證汽車保險杠對雷達(dá)的影響
因為雷達(dá)和其他傳感器常被安裝在汽車的保險杠中，傳感器和保險杠之間存在的干擾也是重點仿真對象。保險杠具有復(fù)雜的多層結(jié)構(gòu)，以塑料、金屬構(gòu)成的基礎(chǔ)層上噴涂有底漆。
展開 CST電磁場仿真軟件介紹 衡祖仿真
CST (Computer Simulation Technology) 是一種廣泛應(yīng)用于電磁場仿真中的軟件工具。它能夠模擬各種電磁現(xiàn)象，包括微波傳輸、射頻和毫米波技術(shù)、光學(xué)系統(tǒng)和電子裝置等。
CST電磁場仿真軟件的優(yōu)點之一在于其用戶友好的界面，它通過圖形化界面支持簡單易用的操作模式，使得用戶可以快速進(jìn)行仿真分析。此外，CST 還有許多強(qiáng)大的功能，比如自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)，能夠按需創(chuàng)建更精細(xì)的網(wǎng)格，從而提高仿真精度。
CST電磁場仿真軟件在電子、通信和其他行業(yè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在無線通訊領(lǐng)域，CST 能夠模擬天線和微波器件，預(yù)測其性能和行為。在電子制造領(lǐng)域，CST 可以模擬印刷電路板（PCB）和芯片技術(shù)，優(yōu)化其設(shè)計和生產(chǎn)流程。此外，CST 在醫(yī)療和生物技術(shù)方面也有著重要的應(yīng)用，例如模擬人體組織對高頻電磁輻射的反應(yīng)。
對于任何使用 CST 進(jìn)行仿真的用戶而言，精確的模型建立是非常重要的。一個好的模型能夠準(zhǔn)確地反映真實物理現(xiàn)象，并最終產(chǎn)生高質(zhì)量的仿真結(jié)果。同時，建模過程中的誤差和不精確性也可能會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果，因此，正確、徹底地檢查每個模型以及其相關(guān)參數(shù)都非常重要。
總之，CST 是一個強(qiáng)大的電磁場仿真軟件工具，擁有廣泛的應(yīng)用場景和豐富的功能，而且易于學(xué)習(xí)和使用。對于需要進(jìn)行電磁場仿真分析的行業(yè)領(lǐng)域來說，CST仿真軟件是一個不可或缺的工具。
展開 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真專題線上培訓(xùn)班
基礎(chǔ)的都會想解決自己的模型問題 （4）想系統(tǒng)性培訓(xùn)學(xué)習(xí)comsol軟件
四、培訓(xùn)講師
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五、 COMSOL Multiphysics電磁場與多物理場耦合仿真課表內(nèi)容
一、多物理場耦合仿真及COMSOL軟件介紹
1、多物理場仿真的發(fā)展簡況。
2、操作界面介紹及操作技巧。
3、多物理場耦合的預(yù)定模式與耦合操作。
4、多物理場仿真軟件的關(guān)鍵特性
5、COMSOL軟件介紹
二，COMSOL軟件基礎(chǔ)操作
1、幾何建模：
COMSOL自帶幾何文件創(chuàng)建詳解， 幾何建模注意事項和建議，特殊幾何體建模，組合體和裝配體的異同
2、網(wǎng)格剖分：
網(wǎng)格劃分及各項功能詳解，網(wǎng)格剖分注意事項和網(wǎng)格收斂性判定，不同物理場的網(wǎng)格選擇與優(yōu)化，網(wǎng)格質(zhì)量判定與估計，自適應(yīng)網(wǎng)格用法詳解。
3、后處理：
數(shù)據(jù)集處理以及求解數(shù)據(jù)的選擇，數(shù)據(jù)的二次處理繪圖
4、求解器：
直接求解器和迭代求解器的使用，從方程上求解上展示全耦合求解和分離式求解的異同，針對物理場如何選取和優(yōu)化求解器。
5、參數(shù)、變量、函數(shù)、探針的作用及其使用方法，參數(shù)化掃描和助掃描的作用和使用。
三、低頻電磁場（ACDC）物理場技術(shù)詳解
1、麥克斯韋方程組微分形式講解和推導(dǎo)
2、電容、電感、電阻的控制方程和邊界條件設(shè)置，提取集總參數(shù)得到電容值，電感值。
展開 
淺談有限元仿真中的網(wǎng)格無關(guān)性 附有限元仿真實踐原理下載
從數(shù)值上來看，隨著網(wǎng)格數(shù)量增大，參數(shù)的數(shù)值解越來越趨向于定值，且從四十萬網(wǎng)格到八十萬網(wǎng)格相鄰兩數(shù)據(jù)相差約為4%；從八十萬網(wǎng)格到一百六十萬網(wǎng)格相鄰兩數(shù)據(jù)相差約為1%；故可認(rèn)為此時的數(shù)值仿真結(jié)果已經(jīng)收斂，網(wǎng)格無關(guān)性驗證完畢。
關(guān)于網(wǎng)格無關(guān)性的驗證，你學(xué)會了嗎？
下載地址：有限元仿真實踐原理
comsol電磁場仿真
comsol電磁仿真，使用mef場，根據(jù)趨膚效應(yīng)，在試樣裂紋兩側(cè)施加恒流交流電，測量裂紋兩側(cè)的電壓值。但是不知道問題出現(xiàn)在哪里，得到的電壓值數(shù)量級是e11級數(shù)。會是因為什么原因？
如何選擇合適的電磁場仿真算法
EMX中對長邊添加激勵的正確方式
三種主要電磁場仿真算法比較
1）有限元分析（Finite Element Method, FEM）
有限元分析法對微分形式的Maxwell方程在頻域進(jìn)行求解，其求解的未知量是每一個小網(wǎng)格的電場與磁場。有限元分析法一般會對整個求解空間用四面體進(jìn)行劃分，算法會計算四個格點上的場強(qiáng)，四面體的內(nèi)部場強(qiáng)分布由四個格點插值得出。通常在待仿真的金屬結(jié)構(gòu)和變化比較復(fù)雜的部分，網(wǎng)格劃分的更密。
有限元分析法從原理上可以對任意形狀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解，類似于暴力破解算法，對結(jié)構(gòu)的要求少，但是消耗仿真資源大，仿真速度慢。Ansys的HFSS采用有限元分析法求解，以我的實際經(jīng)驗，我們使用8核32G內(nèi)存的PC機(jī)，對單個射頻/毫米波電感這樣簡單結(jié)構(gòu)，HFSS能在數(shù)分鐘得到結(jié)果，但如果把一個放大器的所有電感（一般四五個）同時放在HFSS中進(jìn)行求解，需要的時間則幾乎不可忍受，最多在設(shè)計的最后做最終驗證，不會用于優(yōu)化設(shè)計。
因為要對整個空間進(jìn)行網(wǎng)格劃分，有限元分析實際更適合封閉的空間。但在實際操作中，仿真器通過引入吸收邊界條件（Absorbing Boundary Conditions）和完美匹配層（Perfectly Matched Layers）等技術(shù)，已經(jīng)能夠很好解決開放空間求解問題。因此有限元分析已經(jīng)不再局限于封閉空間。片上無源空間也是一個開放空間求解問題，我們一般要設(shè)置空氣盒子六面為輻射邊界以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。
有限元分析的網(wǎng)格圖
2）矩量法（Method of Moments, MoM）
矩量法對積分形式的Maxwell方程在頻域求解，需要求解的未知量為金屬的表層電流分布。得到電流分布之后，仿真器根據(jù)格林函數(shù)進(jìn)行數(shù)值積分，即可得到求解空間任何點的場分布。
展開 交流電磁場檢測技術(shù)仿真分析
交流電磁檢測（Alternating Current Field Measurement，ACFM）技術(shù)結(jié)合了交流電位降（ACPD）和渦流檢測（ET）兩種方法。檢測原理為均勻交變磁場在被測工件表面產(chǎn)生均勻的感應(yīng)電流，當(dāng)工件表面存有缺陷時，由于工件與空氣電導(dǎo)率不同，感應(yīng)電流繞過缺陷并在端面處產(chǎn)生聚集，缺陷周圍磁場產(chǎn)生二次畸變。根據(jù)二次磁場畸變信號即可對工件表面的缺陷定性和定量分析，實現(xiàn)快速掃查。
與其他水下無損檢測技術(shù)相比，ACFM技術(shù)具有以下優(yōu)點：
（1）ACFM技術(shù)對水質(zhì)沒有要求；
（2）ACFM技術(shù)產(chǎn)生的磁場能夠很容易穿透金屬上面的涂層，可對不處理涂層的工件進(jìn)行檢測；
（3）ACFM技術(shù)通過檢測可以判斷缺陷長度與深度，實現(xiàn)對缺陷進(jìn)行定量分析。
綜合考慮水下海洋平臺的檢測環(huán)境與檢測成本，交流電磁場檢測技術(shù)是解決海洋平臺石油輸送管道和關(guān)鍵結(jié)構(gòu)最具潛力的技術(shù)方法。
ACFM技術(shù)的研究是建立在分析待測試件表面感應(yīng)電流及磁場分布上的，然而，感應(yīng)電流和磁場分布難以直觀體現(xiàn)。此外，ACFM技術(shù)檢測過程中的影響因素眾多，需要分析不同影響因素對接收信號的影響規(guī)律，完全通過試驗手段設(shè)計優(yōu)化ACFM傳感器并進(jìn)行缺陷定量，增加耗材與時間成本。
通過多物理場仿真軟件建立ACFM模型，仿真模型將空間矢量磁場直觀展示在我們面前，加深我們對ACFM技術(shù)原理的掌握。模型建立完成后只需修改參數(shù)，即可快速準(zhǔn)確地獲得各參數(shù)影響規(guī)律，為傳感器參數(shù)優(yōu)化和缺陷定量分析提供便利。不光節(jié)省了材料與時間成本，還對研究路線具有重要的指導(dǎo)意義。此處提供一個多物理場仿真案例。
交流電磁仿真
1、模型建立
根據(jù)ACFM技術(shù)原理建立多物理場三維仿真模型。
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