Co je elektromagnetická simulace?
Pomocí přibližných výpočtů k Maxwellovým rovnicím a Faradayovým zákonem jsou elektromagnetické simulace modely elektromagnetiky a jejich účinky na životní prostředí a fyzické struktury o nich. Elektromagnetická simulace lze použít k zamíření satelitní antény správným směrem pro maximální kanály a jasnost a posoudit její výkon nebo k určení šíření vln, pokud není ve volném prostoru. Tyto simulace mohou pomoci při efektivním návrhu počítačových čipů a poukazovat na to, jak zlepšit výkon ve velké elektronice nalezením nekompatibility složek v nich. Elektromagnetické záření je vyzvednuto a rozptýleno a poté absorbováno malými částicemi se používá v simulacích pro vědecké projekty v Evropské organizaci pro jaderné výzkum (CERN) laboratoře pro projekty urychlovačů částic. Elektromagnetické simulační programy se také používají jako nástroje ve vysokoškolských fyzikálních laboratořích k efektivnějšímu výuce, protože studenti dostávají praktické experience s řešením problémů používání.
Řešení Maxwellových rovnic v každém bodě v ortogonální nebo neortogonální mřížce je jednou z cest pro použití mřížek k diskretizaci prostoru vytvořením topologického průzkumu prostoru. Řešení těchto rovnic v elektromagnetické simulaci často odhaluje problémy v paměti a napájení počítače, protože je obvykle možné provádět pouze na superpočítačích pouze časovým krokem pro každou okamžik času v celé doméně, řeší Maxwellovy rovnice, když jde nebo rozdělují, pomocí časových iterací a rychlým Fourierovým transformacím. V mechanice tekutin lze použít mechanickou metodu nebo „metoda momentů“ (MOM) k řešení problémů s inženýrstvím, akustikou a elektromagnetikou. To zaměřuje výpočty pouze na hraničních oblastech prostoru spíše než na hodnoty objemu v každém časovém kroku celého prostoru.
Kuchyňská mikrovlnná trouba je analogická tomu, co je známoJako Faradayská klece, která ilustruje, jak může být model elektromagnetického simulace užitečný při elektromagnetické ochraně. Elektrické proudy mohou být blokovány kovovými stěnami nebo jinými takovými stínícími zařízeními, zatímco magnetické proudy lze pouze pohybovat kolem překážky. V Faradayově kleci, když jsou stěny klece uzemněny, je cesta elektrického proudu narušena elektrony působícími jako nosiče elektrického náboje ve vzoru sítě a kompenzují pole; To způsobí, že se elektrický proud rozptýlí. Stejně jako obrazovka sítě na přední straně mikrovlnných dveří blokuje mikrovlny před únikem ze zařízení, protože mikrovlny jsou větší než malé otvory v síti, simulace elektromagnetické sítě může navrhnout dobré ochranné stínění před elektrickými proudy.
Metoda elektromagnetické simulace, která řeší Maxwellovy rovnice cyklováním přes elektrický pole na okamžik a poté projížďky přes magnetické pole na další okamžik a opakovaně střídá OveR a znovu je známý jako metoda konečného rozdílu (FDTD) pro produkci simulací. Interakce EM vlny s problémy s inženýrstvím materiálů byla touto metodou vyřešena více než kterákoli jiná v USA od roku 1990. Používá se při řešení pro technologie radarových podpisů, bezdrátové technologie a biomedicínské zobrazování, jen abychom jmenovali několik svých použitelných použití.
Modelování vln pro elektromagnetickou simulaci a analýzu obvodů lze provést pomocí trojrozměrné (3-D) modelovací metody ekvivalentního obvodu (PEEC) ekvivalentního prvku (PEEC). Integrální rovnice jsou interpretovány jako Kirchhoffův napěťový zákon a pomocí PEEC se aplikují na buňku PEEC, která poskytuje 3D geometrie roztoku úplného obvodu, což umožňuje, aby se další obvody batovaly na přímým proudovým designem. Použití modelů, jako je tento v elektromagnetické simulaci, šetří čas a náklady na peníze při výrobě integrovaných obvodů.
College Physics DepartMEnts začínají využívat videohry určené k tomu, aby studentům poskytovaly lekce prostřednictvím elektromagnetické simulace, aby vizuálně zobrazovaly studentům jevy fyzických reprezentací. To může studentům pomoci získat lepší pochopení konceptů a dovolit si jejich zážitky z mozku, které jim odhalují slabiny ve svém vlastním porozumění a kroky k jejich posílení. Studenti i instruktoři zjistili, že jak rychlejší, tak hloubší učení lze usnadnit pomocí příkladů řešení fyziky pomocí elektromagnetického simulačního softwaru.