Что такое электромагнитное моделирование
Электромагнитное моделирование охватывает множество процессов и элементов связанных с электромагнитным полем, электромагнитными волнами и проч. Являясь одним из видов компьютерного (математического) моделирования, служит ключевым целям: сокращению времени и ресурсов на разработку новых изделий и прототипов, проверки инженерных гипотез и научных теорий.Работая с задачами электромагнетизма, приходится охватывать и смежные области моделирования, такие как микроэлектромеханические системы (MEMS или МЭМС), электродинамика, индукция, волновая оптика, радиочастоты и другие.
Программное обеспечение для электромагнитного моделирования
Как и в прочих направлениях математического моделирования, задачи электромагнитных процессов и электромеханических систем можно решать в различных программных пакетах. Опытным путем мы определили, что одним из самых удобных и мощных инструментов является ПО Comsol Multiphysics. Нам нравится простота построения моделей, визуально понятный интерфейс, отсутствие лишних окон, всё очень наглядно. Это ускоряет процесс, ведь не нужно ни отвлекаться на множество доп. настроек, ни переключаться между вкладками - работа в едином окне, всё уже под рукой:
Основной метод решения в COMSOL это FEM (FEA) - метод конечных элементов, или иначе метод конечно-элементного анализа. Наиболее популярен при расчетах прочности и деформации твердых тел, но так же применяется в гидрогазодинамике, тепловом обмене, и, конечно же, магнитных полях, электромагнетизме.
Библиотека разделов и элементов COMSOL обширна, но даже если ее не хватит, то есть возможность написать свои функции и связки между объектами на Java.
Примеры электромагнитного моделирования и MEMS: прикладные задачи и наука
Несложно догадаться, что огромное количество сфер и промышленных направлений связаны с электромагнитными процессами - современный мир буквально "напичкан" сложной электронной техникой, обвязан датчиками. Медицина, производство, наука, связь - везде находятся задачи по расчетам. Здесь приведем несколько затронутых направлений, а в разделе проекты размещаем конкретные решения.К примеру, катушки индуктивности используются в широком ряде технических устройств в качестве источника постоянного или переменного магнитного поля, антенн, нагревательных элементов и т.д.
Использование FEA метода конечно-элементного анализа позволяет спроектировать катушку, или систему катушек с необходимыми свойствами. Математическая модель дает возможность рассчитать конфигурацию электромагнитных полей от катушки, тепловые потери и их мощность, возникновение деформации при нагреве и другие физические характеристики.
Кроме того, возможно использование модуля оптимизации для достижения требуемых характеристик проектируемых катушек.
Очень востребованной областью в сфере моделирования электромеханических систем является дизайн и оптимизация сенсоров и датчиков. Одна из решенных задач - построение модели тензорезистивного датчика мембранного типа.
3D-модель позволила выявить оптимальную конструкцию датчика и положение тензорезистивных элементов для достижения максимальной чувствительности.
Постоянные магниты широко используются в различных индустриальных областях: от нефтепереработки до машиностроения. Зачастую в высокотехнологичных устройствах используются сложные магнитные системы. Методы FEM моделирования позволяют проводить расчеты, учитывая различные внешние факторы (температура, давление и т.п.), и существенно экономить материальные ресурсы при создании таких систем. Использование FEM-моделирования дает возможность прецизионно рассчитать конфигурацию магнитных полей сложной магнитной системы, рассчитать магнитостатическое взаимодействие и произвести оптимизацию системы.
Использование математического модуля позволяет существенно расширить круг решаемых наукоемких задач при помощи FEM-моделирования
К примеру, в тонких пленках Gd-Co проводился расчет температурных зависимостей намагниченности методом молекулярного поля:
Иная задача - расчет магнитоэлектрического эффекта в тонкопленочном композитном мультиферроике.
Артматика выполняет расчеты MEMS и электромагнитное моделирование по задаче Заказчика
Связка из накопленного опыта, возможностей программного обеспечения и поддержки специалистов Заказчика в составлении Технического задания - залог успешного расчета. Пожалуйста, направляйте ваши задачи на info@artmatica.ru, или свяжитесь с нами по телефону +7 343 270-21-00.