Vad är elektromagnetisk simulering?
Med hjälp av ungefärliga beräkningar till Maxwells ekvationer och Faradays lag är elektromagnetiska simuleringar modeller av elektromagnetik och deras effekter på miljön och fysiska strukturer om dem. En elektromagnetisk simulering kan användas för att rikta en satellitantenn i rätt riktning för maximala kanaler och tydlighet och bedöma dess prestanda eller för att bestämma vågutbredningen när den inte är i ledigt utrymme. Dessa simuleringar kan hjälpa till med effektiv utformning av datorchips och peka på hur man kan förbättra prestandan i större elektronik genom att lokalisera inkompatibiliteterna hos komponenter inom dem. Elektromagnetisk strålning plockas upp och sprids och absorberas sedan av små partiklar används i simuleringar för vetenskapsprojekt vid European Organization for Nuclear Research (CERN) laboratorier för deras partikelacceleratorprojekt. Elektromagnetiska simuleringsprogram används också som verktyg i högskolefysiklaboratorier för att undervisa mer effektivt eftersom studenter får praktiskt EXperience med att lösa problem med dem.
Lösning av Maxwells ekvationer vid varje punkt i ett ortogonalt eller icke-ortogonalt rutnät är ett av vägarna som använder rutnät för att diskretisera rymden genom att skapa en topologisk undersökning av rymden. Att lösa dessa ekvationer i en elektromagnetisk simulering avslöjar ofta problem i datorminne och kraft eftersom de vanligtvis bara kan göras på superdatorer genom tidssteg för varje ögonblick av tid under en hel domän, lösa Maxwell-ekvationerna när de går eller delas med att använda tids iterationer och snabba Fourier-omvandlingar. I fluidmekanik kan gränsmetoden eller "metoden för ögonblick" (MOM) tillämpas för att lösa tekniska problem, akustik och elektromagnetik. Detta fokuserar endast beräkningar på gränsområdena i ett utrymme snarare än volymvärdena vid varje steg i hela rymden.
En köksmikrovågsugn är analogt med det som är käntSom en Faraday -bur, som illustrerar hur en elektromagnetisk simuleringsmodell kan vara användbar vid elektromagnetiskt skydd. Elektriska strömmar kan blockeras av metallväggar eller andra sådana skärmanordningar medan magnetströmmar bara kan flyttas runt hindringen. I Faradays bur, när burets väggar är jordade, störs en elektrisk strömväg av elektroner som fungerar som elektriska laddningsbärare i ett nätmönster och kompenserar för fältet; Detta får den elektriska strömmen att spridas. Precis som nätskärmen på framsidan av en mikrovågsdörr blockerar mikrovågor från att undkomma enheten eftersom mikrovågor är större än de små hålen i nätet, kan en elektromagnetisk nätsimulering utforma god skyddsskydd från elektriska strömmar.
En elektromagnetisk simuleringsmetod som löser Maxwell -ekvationer genom att cykla genom ett elektriskt fält för ett ögonblick och sedan cykla genom ett magnetfält för nästa ögonblick och upprepade gånger växlande OVER och igen är känt som metoden för begränsad skillnad (FDTD) för att producera simuleringar. EM -våginteraktion med materiella strukturproblem har lösts med denna metod mer än någon annan i USA sedan omkring 1990. Den används för att lösa för radarsignaturteknologier, trådlös teknik och biomedicinsk avbildning, bara för att nämna några av dess tillämpliga användningar.
Vågmodellering för elektromagnetisk simulering och analys av kretsar kan utföras med hjälp av den partiella elementets ekvivalentkrets (PEEC) tredimensionella (3-D) fullvågsmodelleringsmetod. Integrerade ekvationer tolkas som Kirchhoffs spänningslag och med PEEC appliceras på en PEEC-cell som ger 3D-geometrier-lösningen av en komplett krets, vilket gör att ytterligare kretsar kan vara spargris på den likströmsdesignen. Att använda modeller som detta i elektromagnetisk simulering sparar tid och pengarkostnader vid tillverkning av integrerade kretsar.
college fysikavdelningEnts börjar använda videospel som är utformade för att ge elevernas lektioner via elektromagnetisk simulering för att visuellt skildra eleverna fenomenen med fysikrepresentationer. Detta kan hjälpa eleverna att få ett bättre grepp om koncept och ge sina hjärnupplevelser som avslöjar för dem svagheter i sin egen förståelse och stegen att vidta för att stärka dessa. Både studenter och instruktörer har funnit att både snabbare och mer djupgående lärande kan underlättas med hjälp av verkliga exempel på fysikkonceptlösning med hjälp av elektromagnetisk simuleringsprogramvara.