Co to jest symulacja elektromagnetyczna?

Używając przybliżonych obliczeń 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 efektywnym 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 do nauczania bardziej skutecznego, ponieważ studenci otrzymują praktyczne doświadczenie w rozwiązywaniu problemów.

Rozwiązywanie równań Maxwella w każdym punkcie w kratce ortogonalnej lub nieortogonalnej jest jedną z nichdrogi do używania siatków do dyskretyzowania przestrzeni poprzez tworzenie topologicznej ankiety dotyczącej przestrzeni.Rozwiązywanie tych równań w symulacji elektromagnetycznej często ujawnia problemy w pamięci komputera i mocy, ponieważ zwykle można je wykonać tylko na superkomputerach przez stepping dla każdej chwili w całej domenie, rozwiązując równania Maxwella, gdy jeżdżą lub dzielą się za pomocą za pomocą za pomocą podziału za pomocąIteracje czasowe i szybkie transformacje 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.

Mikrowana kuchenna jest analogiczna do tak zwanej klatki Faraday, która ilustruje, jak może być model symulacji elektromagnetycznejPrzydatne 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, ponieważ mikrofalowe są większe niż małe otwory w siatce, symulacja siatki elektromagnetycznej może zaprojektować dobrą ochronną osłonę przed prądami elektrycznymi.

Elektromagnetyczna metoda symulacjiRozwiązuje równania Maxwella poprzez jazdę na rowerze przez pole elektryczne przez jedną chwilę, a następnie jeźdząc przez pole magnetyczne w następnej chwili i wielokrotnie naprzemiennie w kółko jest znana jako metoda w dziedzinie czasu skończonego (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 kilka jego odpowiednich zastosowań.

Modelowanie fal do symulacji elektromagnetycznej i analizy obwodów można przeprowadzić 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 czas i koszty pieniędzy w produkcji obwodów zintegrowanych.

Wydziały fizyki uczelni są gwiazdamiTing, aby wykorzystać gry wideo zaprojektowane 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.