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 eleverna får praktisk erfarenhet av att lösa problem med dem.

Lösning av Maxwells ekvationer vid varje punkt i en ortogonal eller icke-ortogonal rutnät är ett av de av deAvenues att använda 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 tidsjukdom under en hel domän, lösa maxwellekvationerna när de går eller delas med att använda med användning av tidTids 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 utrymmet.

Ett köksmikrovågsugn är analogt med det som kallas en Faraday -bur, vilket illustrerar hur en elektromagnetisk simuleringsmodell kan varaanvändbart vid elektromagnetiskt skydd.Elektriska strömmar kan blockeras av metallväggar eller andra sådana skärmningsanordningar medan magnetströmmar bara kan flyttas runt hinder.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 gör att den elektriska strömmen sprids.Precis som nätskärmen på framsidan av en mikrovågsdörr blockerar mikrovågor från att undkomma anordningen eftersom mikrovågor är större än de små hålen i nätet, kan en elektromagnetisk nätsimulering utforma god skyddsskydd från elektriska strömmar.

En elektromagnetisk simuleringsmetod som denLöser Maxwell-ekvationer genom att cykla genom ett elektriskt fält för ett ögonblick och sedan cykla genom en magnetfält för nästa ögonblick och upprepade gånger alternerande om och om igen kallas den begränsade tidsdomänen (FDTD) -metoden för att producera simuleringar.EM -våginteraktion med materiella strukturer Tekniska problem 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 användning av den partiella elementekvivalent kretsen (PEEC) tredimensionell (3-D) fullvågsmodellmetod.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-stöd på den likströmsdesignen.Att använda modeller som detta i elektromagnetisk simulering sparar tid och pengarkostnader vid tillverkning av integrerade kretsar.

College Physics Department är stjärnaTing för att använda videospel 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.