IES先進(jìn)的電磁仿真分析軟件

1、ies：先進(jìn)的電磁仿真分析軟件軟件介紹與案例 提綱n公司背景n產(chǎn)品介紹n技術(shù)優(yōu)勢(shì)n案例分析公司背景n我們?yōu)槭裁匆胕esnies公司歷史nies公司地理位置我們?yōu)槭裁匆褂胕esn節(jié)省原型設(shè)計(jì)時(shí)間，避免過(guò)多的實(shí)物實(shí)驗(yàn)，節(jié)約成本。n相對(duì)于其它電磁場(chǎng)計(jì)算軟件，ies計(jì)算速度很快。n可以很方便的優(yōu)化產(chǎn)品、設(shè)計(jì)產(chǎn)品。n功能強(qiáng)大、全面，擁有很多其它軟件所沒(méi)有的重要功能。我們?yōu)槭裁匆褂胕es ies低頻軟件主要采用的算法是bem（邊界元法）。為了提高軟件的靈活性與效率，后來(lái)又引入了混合元法，即邊界元與有限元相結(jié)合的算法。ies的高頻模塊采用了mom（矩量法）+po（物理光學(xué)理論）的混合算法和fem（有限

2、元法） ，全面解決了高頻電磁分析問(wèn)題，尤其是對(duì)于電大尺寸問(wèn)題分析非常有效。這樣的算法給我們帶來(lái)的好處如下： 軟件計(jì)算速度高 軟件的工程適用范圍廣 軟件仿真結(jié)果有很高的精確性公司歷史公司的第一個(gè)產(chǎn)品是 electro-一個(gè)二維靜電場(chǎng)求解軟件。nies 創(chuàng)建于 1984 ， president dr. bulent yildir and technical director mr. bruce klimpke.公司歷史ies后來(lái)的產(chǎn)品: 低頻靜電場(chǎng)仿真軟件（coulomb） 低頻靜磁場(chǎng)仿真軟件(amperes magneto) 渦旋電流仿真軟件(oersted faraday) 微粒運(yùn)動(dòng)軌跡仿真軟

3、件(lorentz2d lorentz em) 熱分析軟件(kelvin celsius) 結(jié)構(gòu)分析軟件 (elasto) 高頻電磁場(chǎng)仿真軟件(singula)公司地理位置nies總部位于加拿大winnipeg.同時(shí)也是研發(fā)部的所在地。winnipeg 是一個(gè)中型城市，約有65萬(wàn)人口。在東西走向上位于加拿大的中心。距離多倫多約有2000公里的距離，距離渥太華有2300公里。公司地理位置產(chǎn)品介紹nies的算法及網(wǎng)格技術(shù)介紹n產(chǎn)品說(shuō)明n產(chǎn)品系列n軟件應(yīng)用ies的算法及網(wǎng)格技術(shù)介紹軟件包算法網(wǎng)格高頻singula矩量法、物理光學(xué)法、有限元法一維網(wǎng)格、二維三角形網(wǎng)格、三維四面體網(wǎng)格低頻、渦流、粒子與粒

4、子束、結(jié)構(gòu)、熱分析二維軟件包邊界元法、有限元法、快速多極子算法一維網(wǎng)格、二維三角形網(wǎng)格、二維四邊形網(wǎng)格三維軟件包邊界元法、有限元法、快速多極子算法一維網(wǎng)格、二維三角形網(wǎng)格、二維四邊形網(wǎng)格、三維四面體網(wǎng)格、三維五面體（棱柱）網(wǎng)格、三維六面體網(wǎng)格產(chǎn)品說(shuō)明n從工程仿真過(guò)程角度來(lái)看，二者主要的模塊有以下幾個(gè)：建模模塊 (modeling)邊界、源與材料設(shè)置模塊 (boundaries、 sources and materials assign)求解設(shè)置模塊（analysis setup）網(wǎng)格剖分設(shè)置 （ mesh setting）后處理模塊 (post processing)優(yōu)化模塊 (paramet

5、ric)產(chǎn)品說(shuō)明n從工程應(yīng)用方面，軟件分為兩大模塊：模型計(jì)算分析模塊模型優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊產(chǎn)品系列n靜電場(chǎng)與低頻電場(chǎng)分析軟件：用于分析電場(chǎng)，應(yīng)用的領(lǐng)域從高壓設(shè)備的靜電應(yīng)力分析到集成電路的特性描述。 electro (二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱) coulomb (三維)n靜磁與低頻磁場(chǎng)分析軟件：為磁場(chǎng)仿真方面的廣闊應(yīng)用提供了求解方法。典型應(yīng)用包括電動(dòng)機(jī)、螺線管和磁記錄設(shè)備。 magneto (二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱) amperes (三維) 產(chǎn)品系列n輻射和散射：使輻射和散射分析變得容易起來(lái)。能夠計(jì)算并顯示天線輻射方向圖和輸入?yún)?shù)，雷達(dá)截面積(rcs)和吸收功率以及其他參數(shù)，并能直觀地顯示出來(lái)。 singula(三維

6、)產(chǎn)品系列 渦電流和時(shí)諧場(chǎng)：對(duì)所有渦流和集膚效應(yīng)明顯的器件的特性給予徹底的觀察。應(yīng)用包括三相電動(dòng)機(jī)、傳感器、感應(yīng)加熱等等。 oersted (二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱) faraday (三維) 粒子跟蹤和波束分析：可以計(jì)算通過(guò)電場(chǎng)和磁場(chǎng)的帶電粒子束或粒子束的軌跡。需要這種分析的應(yīng)用領(lǐng)域有顯示器(crts)和粒子加速器的研究等等。 lorentz 2d (二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱) lorentz 3d (三維) 產(chǎn)品系列 熱場(chǎng)分析：用于分析電磁場(chǎng)中的溫度。將電磁場(chǎng)與熱功耗進(jìn)行耦合求解。 kelvin (二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱) celsius (三維) 為使電磁場(chǎng)分析軟件更加完備，ies公司還提供了結(jié)構(gòu)分析軟件， el

7、asto(二維/旋轉(zhuǎn)對(duì)稱或可忽略邊緣效應(yīng)的均勻模型)是全功能的結(jié)構(gòu)軟件包。 軟件應(yīng)用低頻與渦流 電機(jī)、變壓器、絕緣材料、絕緣子串、高壓輸電線、軟磁材料、傳感器、開(kāi)關(guān)機(jī)柜、渦流加熱、微電機(jī)系統(tǒng)、螺線管、磁記錄設(shè)備、磁頭、永磁體、磁力設(shè)備、繼電器、感應(yīng)電機(jī)、母線裝置、機(jī)車(chē)等等高頻 天線、天線陣、波導(dǎo)、微帶、諧振腔、微波電路、機(jī)箱機(jī)柜、電磁波吸收比率（sar）、電磁散射、rcs、emc/emi等等粒子與粒子束 電子槍、加速器、質(zhì)譜儀、射線管、成像管、微通道板、冷陰極發(fā)射器、螺旋發(fā)射器等等耦合問(wèn)題 電磁與熱耦合、電磁與應(yīng)力耦合技術(shù)優(yōu)勢(shì)n強(qiáng)大的建模功能n靈活的網(wǎng)格剖分方式n實(shí)用的快速多極子算法n解決高頻

8、電大尺寸問(wèn)題n獨(dú)有的非線性材料內(nèi)電場(chǎng)分析n優(yōu)秀的設(shè)計(jì)手段參數(shù)掃描n智能的運(yùn)算方式批處理建模n二維與三維的結(jié)合使用 使得建模更加簡(jiǎn)單快捷nsweep作圖方式建立復(fù)雜的模型 任何復(fù)雜模型在ies中都可建模n可以從其它建模軟件（如solidworks, proengineer和eds i-deas ）中通過(guò)讀取內(nèi)存的方式將模型導(dǎo)入到ies中 保證與其它軟件順利地協(xié)同工作n自動(dòng)修復(fù)錯(cuò)誤 使從其他建模軟件中導(dǎo)入的模型可以正常使用網(wǎng)格剖分靈活！方便！快速！準(zhǔn)確！邊界元法與有限元法各有特點(diǎn)，互相補(bǔ)充。使用邊界元法解決電磁分析問(wèn)題能夠大量的節(jié)省硬件資源，并且能夠很好的解決有限元法難以解決的大長(zhǎng)寬比問(wèn)題、大曲面

9、問(wèn)題、開(kāi)放區(qū)域問(wèn)題等等，由于邊界元法是積分方程法，積分的使用也會(huì)大大提高算法的計(jì)算精度，在電磁場(chǎng)突變點(diǎn)也有比有限元更加靈活的處理手段。但是邊界元法與有限元法相比較也有一些缺點(diǎn)，例如邊界元法所產(chǎn)生的矩陣是一個(gè)滿陣，對(duì)于同一個(gè)模型，邊界元法的網(wǎng)格比有限元少，但是邊界元法解矩陣的過(guò)程可能比有限元還要慢，并且邊界元法還不利于處理多層介質(zhì)。因此ies把這兩種方法綜合在了一起，這樣就能夠更快更精確地求解每一個(gè)電磁分析問(wèn)題。 網(wǎng)格剖分n邊界元法 邊界元法是ies產(chǎn)品的特色。采用這樣的算法意味著我們?cè)谇蠼膺^(guò)程中不必再去關(guān)心空間區(qū)域的情況，只需按照等效原理計(jì)算邊界上的等效源分布即可。這樣就只需在模型的邊界上剖分

10、網(wǎng)格，這樣就大大降低了計(jì)算量。網(wǎng)格剖分n有限元法 有限元法是一種很成功的算法。在這種算法的基礎(chǔ)上，各種各樣的以求解偏微分方程為目的的軟件層出不窮。這種方法意味著將空間剖分為許多小區(qū)域，在每一個(gè)小區(qū)域內(nèi)求解電磁場(chǎng)。理論上講，這樣的算法可以求解任何模型。但是計(jì)算量太大，往往因?yàn)橛?jì)算機(jī)資源的限制而無(wú)法實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)格剖分n混合元法 混合元法是ies的又一創(chuàng)舉。采用這樣的方法能夠彌補(bǔ)有限元法與邊界元法的不足，更加準(zhǔn)確快速地求解模型。實(shí)用的快速多極子算法nies為了解決邊界元法解矩陣?yán)щy的問(wèn)題，專(zhuān)門(mén)引進(jìn)了快速多極子算法。n所謂的快速多極子算法是一種專(zhuān)門(mén)用于邊界元、矩量法等積分方程法的快速計(jì)算方法。由于邊界元法

11、產(chǎn)生的矩陣是一個(gè)滿陣，這樣在矩陣求逆的過(guò)程中，就會(huì)十分困難。對(duì)于同樣的模型，其求解速度在某些情況下甚至?xí)扔邢拊€要慢。為了解決此問(wèn)題，近年來(lái)，學(xué)術(shù)界提出了這種革命性的快速算法，ies及時(shí)將這種理論運(yùn)用到工程計(jì)算軟件中，因而使ies求解器遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他同類(lèi)軟件。運(yùn)用了這種快速算法之后，邊界元法的求解速度大大增加。 解決復(fù)雜電磁計(jì)算問(wèn)題nies的高頻模塊singula采用了矩量法和物理光學(xué)法以及有限元法，這就為解決復(fù)雜電磁問(wèn)題奠定了基礎(chǔ)。例如電大尺寸問(wèn)題，針對(duì)飛行器、輪船、汽車(chē)的rcs問(wèn)題，機(jī)艙、駕駛艙的電磁環(huán)境分析問(wèn)題、天線裝機(jī)問(wèn)題等等，采用矩量法與物理光學(xué)法就可以解決這類(lèi)問(wèn)題。非線性材料內(nèi)的

12、電場(chǎng)計(jì)算nies不僅能夠分析自由空間與線性材料內(nèi)的靜態(tài)電場(chǎng)與準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)，而且能夠分析非線性材料內(nèi)的靜態(tài)與準(zhǔn)靜態(tài)電場(chǎng)。這是其它眾多低頻場(chǎng)軟件所沒(méi)有的功能。這一功能在ies軟件中不僅僅運(yùn)算速度快，而且計(jì)算準(zhǔn)確，是工程師難得的仿真分析助手。 參數(shù)掃描n可以進(jìn)行各種各樣的參數(shù)掃描計(jì)算，計(jì)算速度快，設(shè)置方便。是設(shè)計(jì)的好方法！當(dāng)你碰到以下情況時(shí)，可以用參數(shù)掃描。不知道某一個(gè)器件的位置或角度不知道某一個(gè)邊界或體上的電荷或電壓值不知道某種材料的確切參數(shù) 通過(guò)參數(shù)掃描，就可以得到準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)！批處理n提供批處理功能，使用戶能夠在確保某一組工程設(shè)置準(zhǔn)確無(wú)誤的情況下，自動(dòng)連續(xù)地處理一組電磁仿真。當(dāng)你碰到以下情況時(shí)，可以用批處理方式。有一組類(lèi)似的仿真。仿真時(shí)間太長(zhǎng)?？赏ㄟ^(guò)設(shè)置批處理文件來(lái)完成每次仿真的啟動(dòng)。 設(shè)置好之后，就不必管它了，由它慢慢算吧！案例高壓交流輸電線的仿真分析高壓交流輸電線的仿真分析n這個(gè)模型是一段三相交流電的傳輸線，頻率為50hz，相鄰傳輸線距離約為0.17米。 旋轉(zhuǎn)式電機(jī)模型外觀磁矢位分布絕緣子分析機(jī)器人清掃絕緣子絕緣子串機(jī)箱屏蔽分析模型外觀電場(chǎng)分布云圖微發(fā)電機(jī)（簡(jiǎn)諧振動(dòng)問(wèn)題）模型外觀感生電動(dòng)勢(shì)電感器模型外觀飽和電流曲線絕緣材料分析模型外觀電勢(shì)云圖磁頭模型外觀磁感應(yīng)強(qiáng)度云圖e面方向耦合器ieee mtt96 nov, p2089 模型外觀電子槍