Hva er elektromagnetisk simulering?
Ved å bruke omtrentlige beregninger til Maxwells ligninger og Faradays lov, er elektromagnetiske simuleringer modeller for elektromagnetikk og deres virkning på miljøet og fysiske strukturer om dem. En elektromagnetisk simulering kan brukes til å sikte en satellittantenne i riktig retning for maksimale kanaler og klarhet og bedømme dens ytelse eller for å bestemme bølgeforplantning når den ikke er i fritt rom. Disse simuleringene kan hjelpe til med effektiv utforming av datamaskinbrikker og peke på hvordan du kan forbedre ytelsen i større elektronikk ved å lokalisere uforenligheten til komponenter i dem. Elektromagnetisk stråling som blir plukket opp og spredt og deretter absorbert av små partikler brukes i simuleringer for vitenskapsprosjekter ved European Organization for Nuclear Research (CERN) laboratorier for sine partikkelakseleratorprosjekter. Elektromagnetiske simuleringsprogrammer blir også brukt som verktøy i college fysikklaboratorier for å undervise mer effektivt etter hvert som studentene får praktisk eXperience med å løse problemer ved å bruke dem.
Å løse Maxwells ligninger på hvert punkt i et ortogonalt eller ikke-ortogonalt rutenett er en av veiene for å bruke rutenett for å diskretisere plass ved å lage en topologisk undersøkelse av rommet. Å løse disse ligningene i en elektromagnetisk simulering avslører ofte problemer i datamaskinens minne og kraft, da de vanligvis bare kan gjøres på superdatamaskiner ved tidsstøping for hvert øyeblikk av tid gjennom et helt domene, løse Maxwell-ligningene når de går eller splittet ved å bruke tid iterasjoner og hurtig fustriere transformer. I væskemekanikk kan grensemetoden eller "metoden for øyeblikk" (MOM) brukes for å løse ingeniørproblemer, akustikk og elektromagnetikk. Dette fokuserer bare beregninger på grenseområdene i et rom i stedet for volumverdiene på hvert trinn i hele rommet.
En kjøkkenmikrobølgeovn er analog med det som er kjentSom et faraday -bur, som illustrerer hvordan en elektromagnetisk simuleringsmodell kan være nyttig i elektromagnetisk beskyttelse. Elektriske strømmer kan blokkeres av metallvegger eller andre slike skjermingsenheter, mens magnetiske strømmer bare kan flyttes rundt hindringen. I Faradays bur, når veggene i buret er jordet, forstyrres en elektrisk strømsti av elektroner som fungerer som elektriske ladningsbærere i et nettmønster og kompenserer for feltet; Dette får den elektriske strømmen til å spre seg. Akkurat som nettskjermen foran på en mikrobølgeovn dør blokkerer mikrobølger fra å slippe unna enheten fordi mikrobølger er større enn de bittesmå hullene i nettet, kan en elektromagnetisk nettsimulering designe god beskyttende skjerming mot elektriske strømmer.
En elektromagnetisk simuleringsmetode som løser Maxwell -ligninger ved å sykle gjennom et elektrisk felt i ett øyeblikk og deretter sykle gjennom et magnetfelt for neste øyeblikk og gjentatte ganger vekslende OVER og igjen er kjent som FDTD-metoden for endelig forskjell (FDTD) for å produsere simuleringer. EM -bølgeinteraksjon med materielle strukturer ingeniørproblemer er løst med denne metoden mer enn noen annen i USA siden rundt 1990. Den brukes til å løse for radarsignaturteknologier, trådløse teknologier og biomedisinsk avbildning, bare for å nevne noen av den aktuelle bruken.
Bølgemodellering for elektromagnetisk simulering og analyse av kretsløp kan utføres ved bruk av den delvise elementekvivalentkretsen (PEEC) tredimensjonal (3-D) fullbølge modelleringsmetode. Integrerte ligninger tolkes som Kirchhoffs spenningslov, og ved bruk av PEEC brukes på en PEEC-celle som gir 3D-geometrier-løsningen av en komplett krets, slik at flere kretser kan piggy-støttes på likestrømutformingen. Å bruke modeller som dette i elektromagnetisk simulering sparer tids- og pengekostnader i fremstilling av integrerte kretsløp.
College Physics DepartMEnts begynner å benytte seg av videospill designet for å gi studenters leksjoner via elektromagnetisk simulering for å visuelt skildre studentene fenomenene fysikkrepresentasjoner. Dette kan hjelpe elevene til å få et bedre forståelse av konsepter og gi hjerneopplevelser som avslører dem svakheter i sin egen forståelse og trinnene å ta for å styrke disse. Både studenter og instruktører har funnet ut at både raskere og mer dyptgående læring kan tilrettelegges ved å bruke eksempler på fysisk konsept ved hjelp av elektromagnetisk simuleringsprogramvare.