低频电磁仿真
静电、静磁和低频电磁场仿真
低频和静态仿真
SIMULIA 低频 (LF) 和静态专用仿真工具套件可以应对包括磁体设计、高电压电源设备和电机开发在内的挑战。能源、汽车与交通运输、船舶与海洋工程以及工业装备等行业使用低频仿真来设计尖端产品和创新系统。
SIMULIA 的工具可以灵活地适应用户需求,这使其能够成功地用于不同行业的各种应用。该工具提供的准确性对于研究场均匀性达百万分之一级别的医疗设备或粒子加速器至关重要。先进的材料建模和解决方案程序允许对包含永磁体或超导线圈的设备进行详细的研究。特定应用的前端有助于指导用户完成仿真和优化高效高性能电机、发电机和变压器的复杂任务。
低频仿真可缩短产品开发时间,降低成本和风险,并使工程师能够了解和优化发电机、船舶和粒子加速器等规模的大型复杂系统。
先进的磁滞和去磁材料建模提供了所需的准确性,允许设计人员和工程师依赖虚拟原型。这样能够显著缩短从设计到生产的时间。
电磁效应与热效应和机械效应的强耦合是大多数低频设备的一大特点。SIMULIA 为深入分析耦合的物理行为提供了出色工具,以便全面了解系统的性能和可靠性。
低频应用
- 发电和输电
- 传感器设计
- 磁体设计
- 超导磁体
- MRI 磁体
发电和输电仿真
变压器、开关设备、母线和类似组件必须安全地传导大电流,且没有危险闪络或电流泄漏。仿真可显示组件周围的场和电流,包括涡流和发热,使设计人员能够验证大功率系统即使处于极端负载下也能安全运行。

传感器设计
从电容式触摸屏到无损检测,许多传感器都使用静态或低频场来检测和测量目标。仿真可以分析和优化传感器对不同测试目标的响应,即使存在干扰或污染的情况也是如此。

磁体设计
磁体构成医疗成像、粒子研究和材料科学等领域中许多精密仪器的基础。仿真提供标准磁体 KPI,包括:
- 场分布
- 场均匀性和梯度
- 傅里叶分析系数
- 相关勒让德多项式系数
- 线圈上的峰值场和屏蔽效果
- 多物理场结果,包括力、加热和应力

超导磁体仿真
超导磁体可以有效地产生强磁场,但其运行依赖于低温冷却剂的存在。如果磁体失效,冷却剂沸腾,超导体转变为电阻性,磁体会经历剧烈的“失超”。仿真可以为超导磁体性能进行建模,包括失超传播。

MRI 磁体设计
磁共振成像 (MRI) 需要具有精确控制磁场的强大磁体。SIMULIA 仿真工具拥有设计 MRI 磁体所需的准确性。我们的求解器可以将静态和 LF 磁场分析与射频 (RF) 线圈和患者安全仿真相结合。旋转仿真工具的链接可完成 MRI 设计工作流程。

- 粒子束光学
- 磁屏蔽
- 阴极保护
- 磁场特征
粒子束光学仿真
磁透镜和其他光束定向磁体是粒子加速器的重要组成部分。粒子跟踪仿真可以为带电粒子在磁场中的运动进行建模,从而使科学家能够设计和优化加速器组件。有关更多信息,请参阅粒子动力学。

磁屏蔽仿真
杂散磁场可能导致电磁兼容性和干扰 (EMC/EMI) 问题,包括内存中的数据丢失,而且还可能损坏其他电子设备,并对安装了植入式起搏器的人员造成危险。通过仿真,用户可以为永磁体和感应线圈(例如,无线电动汽车充电)设计磁屏蔽,以安全地控制磁场。

阴极保护仿真
为防止盐水的腐蚀,船舶、石油钻井平台和海上风力涡轮机等海上设备会使用阴极保护。在阴极保护中,会采用牺牲或外加电流阳极的方法来防止金属体氧化。仿真计算整个船舶的电位,以分析阴极保护系统的性能,并帮助优化阳极布局。

磁场特征和消磁仿真
消除电场和磁场特征是船舶设计流程中的一个重要部分。SIMULIA 的 LF 求解器技术多年来一直被广泛用作未消磁和消磁特征评估的仿真工具。它在验证练习中表现出极佳的准确性,而且在优化消磁线圈位置方面也非常灵活。

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关于磁场仿真的常见问题答疑
通常使用各种图(如矢量图或等高线图)来可视化磁场。矢量图表示空间中不同点的磁场的方向和强度,而等高线图能够可视化标量。
场仿真可以在用于离散化的网格上计算坐标系所有方向上的场量。矢量图可以可视化每一点的磁场的方向和强度。
右手定则是可视化洛伦兹力方向的简单方法。首先将右手的拇指、食指和中指相互垂直,就像坐标系的三条轴一样。如果拇指指向电流方向,食指指向磁场方向,则中指就指向洛伦兹力作用于导体的方向。您也可以先用食指代表电流,中指代表磁场,拇指则代表力。
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