低頻和靜態模擬

低頻和靜態模擬

SIMULIA專業模擬工具適用於低頻(LF)和靜態電磁問題,能應對磁體設計、高壓功率設備和電機開發在內的各種挑戰。能源、交通運輸、船舶與離岸工程以及工業設備等領域,均依賴低頻電磁模擬來設計創新產品和系統,推動技術進步。

SIMULIA的靈活性使其能滿足不同行業的廣泛應用,無論是醫療設備或粒子加速器中需要達到百萬分之一的場均勻度,還是包含永磁體或超導線圈的設備設計,SIMULIA其先進的材料建模與求解方法提供了極高的準確性。此外,針對特定應用的介面設計,能幫助使用者更輕鬆地完成高效能馬達、發電機和變壓器的模擬和優化工作。

透過低頻電磁模擬能有效縮短產品開發時間、降低成本和風險,幫助理解並優化發電機、船舶及粒子加速器等大型複雜系統。進階的磁滯和消磁材料建模,讓設計師和工程師進一步提升模擬的準確度,使虛擬原型的應用更加可靠,顯著縮短了從設計到生產的週期。

低頻設備通常具有電磁效應與熱效應和機械效應的緊密耦合特性,SIMULIA提供領先業界的工具,能深入分析耦合物理行為,全面掌握系統的整體性能和可靠性。

低頻應用

發電與傳輸模擬
發電與傳輸模擬

變壓器、開關設備、母線等類似部件必須安全地傳導大電流,避免危險的閃絡或漏電。透過模擬,可以觀察組件周圍的電場和電流分佈,包括渦流和熱,協助設計人員驗證高功率系統在極端負載下的安全運行。

感測器設計
感測器設計

從電容式觸控螢幕到非破壞性檢測,許多感測器利用靜態或低頻電磁場來檢測與測量目標物。模擬可以分析並優化感測器對不同測試目標的響應,即使在干擾或污染的情況下,也能保持良好性能。

磁體設計
磁體設計

磁體是醫學成像、粒子研究與材料科學等精密儀器的基礎。電磁模擬可提供標準磁體性能指標,包括:

  • 場分佈
  • 場均勻性與梯度
  • 富氏分析係數(Fourier Analysis Coefficients)
  • 連帶勒讓德多項式係數(Associated Legendre Polynomial Coefficients)
  • 線圈(Coils)中的峰值磁場及屏蔽(Shielding)效能
  • 多物理場結果,如力學、熱、應力
超導磁體模擬(Superconducting Magnet Simulation)
超導磁體模擬(Superconducting Magnet Simulation)

超導磁體能高效產生強磁場,但其運行依賴於低溫冷卻液。如果磁體失效,可能會在冷卻液沸騰和超導材料轉變為電阻時引發「失超」現象(Quench)。透過模擬可以準確分析超導磁體的性能,包括失超區域逐漸擴展的過程。

MRI磁體設計
MRI磁體設計

磁振造影(MRI)需要強大且精確控制的磁場,SIMULIA電磁模擬具備設計MRI磁體所需的高準確度,該求解器結合靜態和低頻磁場分析,以及射頻線圈和患者安全模擬,並可與自旋模擬工具連結,完善了MRI設計工作流程。

粒子束光學模擬(Particle Beam Optics Simulation)
粒子束光學模擬(Particle Beam Optics Simulation)

磁透鏡和其他粒子束導向磁體是粒子加速器的關鍵元件。粒子追蹤模擬可以模擬帶電粒子在磁場中的運動,幫助科學家設計和優化加速器元件。

磁屏蔽模擬(Magnetic Shielding Simulation)
磁屏蔽模擬(Magnetic Shielding Simulation)

雜散磁場(Stray magnetic fields)可能引發電磁相容性(EMC)與電磁干擾(EMI)問題,例如記憶體資料遺失,損壞其它電子設備,甚至可能對裝有心律調節器的患者帶來風險。透過模擬能夠幫助工程師設計針對永磁體與感應線圈應用的磁屏蔽(如電動車無線充電),安全地控制磁場範圍。

陰極保護模擬(Cathodic Protection Simulation)
陰極保護模擬(Cathodic Protection Simulation)

為防止鹽水腐蝕,海洋設備如船舶、鑽油平台和海上風力發電機通常使用陰極保護技術。在陰極保護中,犧牲或施加電流陽極可防止金屬本體氧化。模擬能計算整體電位分佈,分析陰極保護系統的性能並優化陽極設置。

磁訊跡與消磁模擬(Magnetic Signature and Degaussing Simulation)
磁訊跡與消磁模擬(Magnetic Signature and Degaussing Simulation)

減輕電場與磁訊跡的影響是海軍艦艇設計中的重要環節。SIMULIA的低頻求解器技術多年來廣泛應用於未消磁與已消磁狀態的模擬評估,展現卓越的準確性與靈活性,並幫助優化消磁線圈的佈局位置。