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 brukes også som verktøy i college fysikklaboratorier for å undervise mer effektivt etter hvert som studentene får praktisk erfaring med å løse problemer ved å bruke dem.

å løse Maxwells ligninger på hvert punkt i et ortogonalt eller ikke-ortogonalt rutenett er en avMuligheter 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 å tråkke for hvert øyeblikk av tid i et helt domene, og løse Maxwell-ligningene når de går eller splittet ved å bruke ved hjelp av å brukeTid iterasjoner og raske Fourier -transformasjoner.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 på hele plassen.

Et kjøkkenmikrobølgeovn er analogt med det som er kjent som et Faraday -bur, som illustrerer hvordan en elektromagnetisk simuleringsmodell kan værenyttig 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 simuleringsmetodeSolver 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 om og om igjen er kjent som FDTD) -metoden for å produsere simuleringer.EM -bølgeinteraksjon med materielle strukturer Engineering Problemer 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 Are StarFor å benytte seg av videospill designet for å gi studentundervisningene 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 den virkelige verden på fysikkbegrep ved hjelp av elektromagnetisk simuleringsprogramvare.