Qu'est-ce que la simulation électromagnétique?

En utilisant des calculs approximatifs aux équations de Maxwell et à la loi de Faraday, les simulations électromagnétiques sont des modèles d'électromagnétique et de leurs effets sur l'environnement et les structures physiques à leur sujet.Une simulation électromagnétique peut être utilisée pour viser une antenne satellite dans la bonne direction pour les canaux maximaux et la clarté et juger ses performances ou pour déterminer la propagation des vagues lorsqu'elle n'est pas dans l'espace libre.Ces simulations peuvent aider à la conception efficace des puces informatiques et indiquer comment améliorer les performances de l'électronique majeure en localisant les incompatibilités des composants en leur sein.Le rayonnement électromagnétique ramassé et diffusé puis absorbé par de petites particules est utilisé dans des simulations pour les projets scientifiques des laboratoires de la recherche nucléaire de la recherche nucléaire (CERN) pour leurs projets d'accélérateurs de particules.Les programmes de simulation électromagnétique sont également utilisés comme outils dans les laboratoires de physique des collèges pour enseigner plus efficacement, car les étudiants reçoivent une expérience pratique avec la résolution de problèmes en les utilisant.

La résolution des équations de Maxwell à chaque point d'une grille orthogonale ou non orthogonale est l'une des dusAVENUS pour utiliser des grilles pour discrétiser l'espace en créant une étude topologique de l'espace.La résolution de ces équations dans une simulation électromagnétique révèle souvent des problèmes dans la mémoire et la puissance de l'ordinateur, car ils ne peuvent généralement être faits que sur les supercalculateurs en passant par le temps pour chaque instant dans un domaine entier, en résolvant les équations de Maxwell au fur et à mesure ou à l'utilisation de l'utilisation de l'utilisation de l'utilisation de l'utilisation d'un domaine, en résolvant les équations de Maxwell au fur et à mesure ou en utilisant à l'aide de l'expressionItérations temporelles et transformations de Fourier rapides.Dans la mécanique des fluides, la méthode des limites ou la «méthode des moments» (MOM) peuvent être appliquées pour résoudre les problèmes d'ingénierie, l'acoustique et l'électromagnétique.Cela se concentre sur les calculs uniquement sur les zones de bordure d'un espace plutôt que sur les valeurs de volume à chaque pas de tout l'espace.

Un micro-ondes de cuisine est analogue à ce qui est connu comme une cage Faraday, qui illustre comment un modèle de simulation électromagnétique pourrait êtreUtile dans la protection électromagnétique.Les courants électriques peuvent être bloqués par des murs métalliques ou d'autres dispositifs de blindage de ce type alors que les courants magnétiques peuvent simplement être déplacés autour de l'obstruction.Dans la cage de Faraday, lorsque les murs de la cage sont mis à la terre, le chemin d'un courant électrique est perturbé par les électrons agissant comme porteurs de charge électrique dans un motif de maille et compensent le chCela provoque la dissipation du courant électrique.Tout comme l'écran de maillage à l'avant d'une porte à micro-ondes bloque les micro-ondes en échappant à l'appareil car les micro-ondes sont plus grandes que les minuscules trous dans le maillage, une simulation électromagnétique de maillage peut concevoir un bon blindage protecteur des courants électriques.

Une méthode de simulation électromagnétique quirésout les équations de Maxwell en parcourant un champ électrique pendant un instant, puis en faisant du vélo à travers un champ magnétique pour l'instant suivant et en alternance à plusieurs reprises encore et encore est connu sous le nom de méthode du domaine temporel de différence finie (FDTD) pour produire des simulations.L'interaction EM Wave avec les problèmes d'ingénierie des structures de matériaux a été résolu par cette méthode plus que toute autre aux États-Unis depuis vers 1990. Il est utilisé pour résoudre les technologies de signature radar, les technologies sans fil et l'imagerie biomédicale, pour nommer quelques-unes de ses utilisations applicables.

La modélisation des ondes pour la simulation électromagnétique et l'analyse des circuits peuvent être effectuées en utilisant la méthode de modélisation à ondes complètes en trois dimensions (3D) à élément partiel (PEEC).Les équations intégrales sont interprétées comme la loi de tension de Kirchhoff et, à l'aide de PEEC, sont appliquées à une cellule PEEC qui donne la solution de géométries 3D d'un circuit complet, permettant aux circuits supplémentaires d'être soutenus par des porcs sur la conception du courant direct.L'utilisation de modèles comme celui-ci dans la simulation électromagnétique permet d'économiser des coûts de temps et d'argent dans la fabrication de circuits intégrés.

Les départements de physique des collèges sont StarTing pour utiliser des jeux vidéo conçus pour donner aux étudiants des leçons via une simulation électromagnétique pour représenter visuellement pour les étudiants les phénomènes des représentations de physique.Cela peut aider les élèves à mieux comprendre les concepts et à offrir leurs expériences de cerveau qui leur révèlent des faiblesses dans leur propre compréhension et les étapes à prendre pour les renforcer.Les étudiants et les instructeurs ont constaté que l'apprentissage à la fois plus rapide et plus approfondi peut être facilité en utilisant des exemples du monde réel de résolution de concept physique au moyen de logiciels de simulation électromagnétique.