Co to jest symulacja elektromagnetyczna?

Wykorzystując przybliżone obliczenia do równań Maxwella i prawa Faradaya, symulacje elektromagnetyczne są modelem elektromagnetyki i ich wpływu na środowisko i struktury fizyczne na ich temat. Symulację elektromagnetyczną można zastosować do celowania anteny satelitarnej we właściwym kierunku dla maksymalnych kanałów i jasności oraz oceny jej wydajności lub do określenia propagacji fali, gdy nie jest w wolnej przestrzeni. Symulacje te mogą pomóc w wydajnym projektowaniu układów komputerowych i wskazać, jak poprawić wydajność w dużej elektronice poprzez zlokalizowanie niezgodności komponentów w nich. Promieniowanie elektromagnetyczne jest pobierane i rozproszone, a następnie pochłaniane przez małe cząsteczki, jest wykorzystywane w symulacjach do projektów naukowych w europejskiej organizacji laboratoriów badań jądrowych (CERN) dla ich projektów akceleratorów cząstek. Programy symulacji elektromagnetycznej są również wykorzystywane jako narzędzia w laboratoriach fizyki uniwersyteckiej, aby uczyć bardziej skutecznego, ponieważ studenci otrzymują praktyczne Experience z rozwiązywaniem problemów z nimi.

Rozwiązywanie równań Maxwella w każdym punkcie w siatce ortogonalnej lub nieortogonalnej jest jedną z możliwości wykorzystania siatków do dyskretyzacji przestrzeni poprzez tworzenie topologicznego przeglądu przestrzeni. Rozwiązywanie tych równań w symulacji elektromagnetycznej często ujawnia problemy w pamięci komputera i mocy, ponieważ zwykle można je wykonać tylko na superkomputerach poprzez kropkę czasową dla każdej chwili w całej domenie, rozwiązywając równania Maxwella, gdy jeżdżą lub dzielą się za pomocą iteracji czasowych i szybkich transformacji Fouriera. W mechanice płynów można zastosować metodę graniczną lub „metodę chwil” (MOM) do rozwiązywania problemów inżynierskich, akustyki i elektromagnetyki. Koncentruje się na obliczeniach tylko na obszarach granicznych przestrzeni, a nie na wartościach objętościowych na każdym etapie całej przestrzeni.

kuchenna kuchenna jest analogiczna do tego, co jest znaneJako klatka Faraday, która ilustruje, w jaki sposób model symulacji elektromagnetycznej może być przydatny w ochronie elektromagnetycznej. Prądy elektryczne mogą być blokowane przez metalowe ściany lub inne takie urządzenia ekranowe, podczas gdy prądy magnetyczne można jedynie przesuwać wokół niedrożności. W klatce Faradaya, gdy ściany klatki są uziemione, ścieżka prądu elektrycznego jest zaburzona przez elektrony działające jako elektryczne nośniki ładunku w wzorze siatki i kompensują pole; To powoduje rozproszenie prądu elektrycznego. Podobnie jak ekran siatki z przodu drzwi mikrofalowych blokuje mikrofale przed ucieczką urządzenia, ponieważ mikrofalowe są większe niż małe otwory w siatce, symulacja siatki elektromagnetycznej może zaprojektować dobrą ochronną ochronę przed prądami elektrycznymi.

Metoda symulacji elektromagnetycznej, która rozwiązuje równania Maxwella poprzez jazdę na jezioR i jeszcze raz jest znana jako metoda czasu różnicy czasu (FDTD) do wytwarzania symulacji. Interakcja fali EM z problemami inżynierii struktur materiałowych zostały rozwiązane przez tę metodę bardziej niż jakikolwiek inny w USA od około 1990 r. Jest stosowany do rozwiązywania technologii radarowych, technologii bezprzewodowych i obrazowania biomedycznego, aby wymienić tylko kilka jego odpowiednich zastosowań.

Modelowanie fali do symulacji elektromagnetycznej i analizy obwodów można wykonać za pomocą metody trójwymiarowej (3-D) obwodu równoważnego elementu równoważnego (PEC). Równania integralne są interpretowane jako prawo napięcia Kirchhoffa i, za pomocą PEEC, są stosowane do komórki peec, która daje 3-D Geometrie roztwór całkowitego obwodu, umożliwiając pobieranie dodatkowych obwodów wspierających świnkę do prądu stałego. Korzystanie z takich modeli w symulacji elektromagnetycznej oszczędza koszty czasu i pieniędzy w produkcji obwodów zintegrowanych.

Deparm PhysicsENS zaczynają korzystać z gier wideo zaprojektowanych w celu zapewnienia uczniom lekcji poprzez symulację elektromagnetyczną do wizualnego przedstawiania uczniom zjawisk reprezentacji fizyki. Może to pomóc uczniom uzyskać lepsze zrozumienie koncepcji i pozwolić sobie na ich doświadczenia mózgowe, które ujawniają im słabości własnego zrozumienia i kroków, aby je wzmocnić. Zarówno studenci, jak i instruktorzy odkryli, że zarówno szybsze, jak i bardziej dogłębne uczenie się można ułatwić przy użyciu rzeczywistych przykładów rozwiązywania koncepcji fizyki za pomocą oprogramowania do symulacji elektromagnetycznej.