IES先进的电磁仿真分析软件ppt课件

1、IES：先进的电磁仿真分析软件软件引见与案例 提纲n公司背景n产品引见n技术优势n案例分析公司背景n我们为什么要用IESnIES公司历史nIES公司地理位置我们为什么要运用IESn节省原型设计时间，防止过多的实物实验，节约本钱。n相对于其它电磁场计算软件，IES计算速度很快。n可以很方便的优化产品、设计产品。n功能强大、全面，拥有很多其它软件所没有的重要功能。我们为什么要运用IES IES低频软件主要采用的算法是BEM边境元法。为了提高软件的灵敏性与效率，后来又引入了混合元法，即边境元与有限元相结合的算法。IES的高频模块采用了MOM矩量法+PO物理光学实际的混合算法和FEM有限元法 ，全面处

2、理了高频电磁分析问题，尤其是对于电大尺寸问题分析非常有效。这样的算法给我们带来的益处如下： 软件计算速度高 软件的工程适用范围广 软件仿真结果有很高的准确性公司历史公司的第一个产品是 Electro-一个二维静电场求解软件。nIES 创建于 1984 ， President Dr. Bulent Yildir and Technical Director Mr. Bruce Klimpke.公司历史IES后来的产品: 低频静电场仿真软件Coulomb 低频静磁场仿真软件(Amperes Magneto) 涡旋电流仿真软件(Oersted Faraday) 微粒运动轨迹仿真软件(Lorentz2

3、D Lorentz EM) 热分析软件(Kelvin Celsius) 构造分析软件 (Elasto) 高频电磁场仿真软件(Singula)公司地理位置nIES总部位于加拿大Winnipeg.同时也是研发部的所在地。Winnipeg 是一个中型城市，约有65万人口。在东西走向上位于加拿大的中心。间隔多伦多约有2000公里的间隔，间隔渥太华有2300公里。公司地理位置产品引见nIES的算法及网格技术引见n产品阐明n产品系列n软件运用IES的算法及网格技术引见软件包算法网格高频Singula矩量法、物理光学法、有限元法一维网格、二维三角形网格、三维四面体网格低频、涡流、粒子与粒子束、结构、热分析二

4、维软件包边界元法、有限元法、快速多极子算法一维网格、二维三角形网格、二维四边形网格三维软件包边界元法、有限元法、快速多极子算法一维网格、二维三角形网格、二维四边形网格、三维四面体网格、三维五面体（棱柱）网格、三维六面体网格产品阐明n从工程仿真过程角度来看，二者主要的模块有以下几个：n建模模块 (Modeling)n边境、源与资料设置模块 (Boundaries、 Sources and Materials Assign)n求解设置模块Analysis Setupn网格剖分设置 Mesh Settingn后处置模块 (Post Processing)n优化模块 (Parametric)产品阐明n

5、从工程运用方面，软件分为两大模块：n模型计算分析模块n模型优化设计模块产品系列n静电场与低频电场分析软件：用于分析电场，运用的领域从高压设备的静电应力分析到集成电路的特性描画。n Electro (二维/旋转对称)n Coulomb (三维)n静磁与低频磁场分析软件：为磁场仿真方面的宽广运用提供了求解方法。典型运用包括电动机、螺线管和磁记录设备。 n Magneto (二维/旋转对称)n Amperes (三维) 产品系列n辐射和散射：使辐射和散射分析变得容易起来。可以计算并显示天线辐射方向图和输入参数，雷达截面积(RCS)和吸收功率以及其他参数，并能直观地显示出来。 n Singula(三维

6、)产品系列 涡电流和时谐场：对一切涡流和集肤效应明显的器件的特性给予彻底的察看。运用包括三相电动机、传感器、感应加热等等。 Oersted (二维/旋转对称) Faraday (三维) 粒子跟踪和波束分析：可以计算经过电场和磁场的带电粒子束或粒子束的轨迹。需求这种分析的运用领域有显示器(CRTs)和粒子加速器的研讨等等。 Lorentz 2D (二维/旋转对称) Lorentz 3D (三维) 产品系列 热场分析：用于分析电磁场中的温度。将电磁场与热功耗进展耦合求解。 Kelvin (二维/旋转对称) Celsius (三维) 为使电磁场分析软件更加完备，IES公司还提供了构造分析软件， El

7、asto(二维/旋转对称或可忽略边缘效应的均匀模型)是全功能的构造软件包。 软件运用低频与涡流 电机、变压器、绝缘材料、绝缘子串、高压输电线、软磁材料、传感器、开关机柜、涡流加热、微电机系统、螺线管、磁记录设备、磁头、永磁体、磁力设备、继电器、感应电机、母线装置、机车等等高频 天线、天线阵、波导、微带、谐振腔、微波电路、机箱机柜、电磁波吸收比率（SAR）、电磁散射、RCS、EMC/EMI等等粒子与粒子束 电子枪、加速器、质谱仪、射线管、成像管、微通道板、冷阴极发射器、螺旋发射器等等耦合问题 电磁与热耦合、电磁与应力耦合技术优势n强大的建模功能n灵敏的网格剖分方式n适用的快速多极子算法n处理高频

8、电大尺寸问题n独有的非线性资料内电场分析n优秀的设计手段参数扫描n智能的运算方式批处置建模n二维与三维的结合运用n 使得建模更加简单快捷nSweep作图方式建立复杂的模型n 任何复杂模型在IES中都可建模n可以从其它建模软件如SolidWorks, ProEngineer和EDS I-Deas 中经过读取内存的方式将模型导入到IES中n 保证与其它软件顺利地协同任务n自动修复错误n 使从其他建模软件中导入的模型可以正常运用网格剖分灵敏！方便！快速！准确！边境元法与有限元法各有特点，相互补充。运用边境元法处理电磁分析问题可以大量的节省硬件资源，并且可以很好的处理有限元法难以处理的大长宽比问题、大

9、曲面问题、开放区域问题等等，由于边境元法是积分方程法，积分的运用也会大大提高算法的计算精度，在电磁场突变点也有比有限元更加灵敏的处置手段。但是边境元法与有限元法相比较也有一些缺陷，例如边境元法所产生的矩阵是一个满阵，对于同一个模型，边境元法的网格比有限元少，但是边境元法解矩阵的过程能够比有限元还要慢，并且边境元法还不利于处置多层介质。因此IES把这两种方法综合在了一同，这样就可以更快更准确地求解每一个电磁分析问题。 网格剖分n边境元法n 边境元法是IES产品的特征。采用这样的算法意味着我们在求解过程中不用再去关怀空间区域的情况，只需按照等效原理计算边境上的等效源分布即可。这样就只需在模型的边境

10、上剖分网格，这样就大大降低了计算量。网格剖分n有限元法n 有限元法是一种很胜利的算法。在这种算法的根底上，各种各样的以求解偏微分方程为目的的软件层出不穷。这种方法意味着将空间剖分为许多小区域，在每一个小区域内求解电磁场。实际上讲，这样的算法可以求解任何模型。但是计算量太大，往往由于计算机资源的限制而无法实现。网格剖分n混合元法n 混合元法是IES的又一创举。采用这样的方法可以弥补有限元法与边境元法的缺乏，更加准确快速地求解模型。适用的快速多极子算法nIES为理处理边境元法解矩阵困难的问题，专门引进了快速多极子算法。n所谓的快速多极子算法是一种专门用于边境元、矩量法等积分方程法的快速计算方法。由

11、于边境元法产生的矩阵是一个满阵，这样在矩阵求逆的过程中，就会非常困难。对于同样的模型，其求解速度在某些情况下甚至会比有限元还要慢。为理处理此问题，近年来，学术界提出了这种革命性的快速算法，IES及时将这种实际运用到工程计算软件中，因此使IES求解器远远领先于其他同类软件。运用了这种快速算法之后，边境元法的求解速度大大添加。 处理复杂电磁计算问题nIES的高频模块Singula采用了矩量法和物理光学法以及有限元法，这就为处理复杂电磁问题奠定了根底。例如电大尺寸问题，针对飞行器、轮船、汽车的RCS问题，机舱、驾驶舱的电磁环境分析问题、天线装机问题等等，采用矩量法与物理光学法就可以处理这类问题。非线

12、性资料内的电场计算nIES不仅可以分析自在空间与线性资料内的静态电场与准静态电场，而且可以分析非线性资料内的静态与准静态电场。这是其它众多低频场软件所没有的功能。这一功能在IES软件中不仅仅运算速度快，而且计算准确，是工程师难得的仿真分析助手。 参数扫描n可以进展各种各样的参数扫描计算，计算速度快，设置方便。是设计的好方法！当他碰到以下情况时，可以用参数扫描。不知道某一个器件的位置或角度不知道某一个边境或体上的电荷或电压值不知道某种资料确实切参数 经过参数扫描，就可以得到准确的设计参数！批处置n提供批处置功能，运用户可以在确保某一组工程设置准确无误的情况下，自动延续地处置一组电磁仿真。当他碰到以下情况时，可以用批处置方式。有一组类似的仿真。仿真时间太长。可经过设置批处置文件来完成每次仿真的启动。 设置好之后，就不用管它了，由它渐渐算吧！案例高压交流输电线的仿真分析高压交流输电线的仿真分析n这个模型是一段三相交流电的传输线，频率为50Hz，相邻传输线间隔约为0.17米。 旋转式电机模型外观磁矢位分布绝缘子分析机器人清扫绝缘子绝缘子串机箱屏蔽分析模型外观电场分布云图微发电机简谐振动问题模型外观感生电动势电感器模型外观饱和电流曲线绝缘资料分析模型外观电势云图磁头模型外观磁感应强度云图E面方向耦合器IEEE MTT96 Nov, p2089 模型外