Обзор нового модуля в портфолио электромагнитных модулей. Ansys EMA3D Charge

Аватар пользователя Klyavlin
0 81

Ansys EMA3D Charge используется для анализа явлений электрического заряда и разряда. Используются нестационарные решатели во временной области для моделирования электрической дуги в воздухе, поверхностного и объемного заряда, переноса частиц и пробоя диэлектрика. EMA3D Charge помогает инженерам оценивать и управлять рисками, связанными с чрезмерным накоплением заряда в вашей системе, что может привести к деградации материалов, возникновению дуги и электромагнитным помехам (EMI) в средах с сильным электромагнитным излучением или высоковольтных системах. Пользовательский интерфейс EMA3D Charge базируется на передовом графическом редакторе ANSYS SpaceClaim и позволяет быстро готовить геометрическую модель для расчета, назначать свойства материалов, определять среды, подготавливать сеточную модель, запускать вычисления и обрабатывать полученные результаты.                                                                                                                                                                                                                                                     

                                                                                                                                                                                                                                                                         

4 основные задачи для EMA3D Charge:

  • Такие нежелательные эффекты как электромагнитное излучение EMI и ухудшение качества материалов очень сложно предсказать, поэтому необходим точный анализ распределения заряда для определения, когда, где и как возникнет пробой с возникновением электрической дуги.
  • Прогнозирование накопления заряда на спутниках и космических платформах. Эта сложная задача требует глубоких знаний в области физики плазмы и материалов.
  • Случаи разряда могут вывести из строя спутники, а так как испытания в космосе практически невозможны, эти события возможно воспроизвести на этапе проектирования.
  • Моделирование последствий электростатических разрядов в воздухе и твёрдых диэлектриках, для чего исторически требовалось множество сложных инструментов моделирования с крутыми кривыми обучения. что исторически требует многочисленных и сложных инструментов моделирования

 

Основные 4 операции в работе с EMA3D Charge:

  • Точный прогноз электростатического заряда космического корабля для обхода необратимых отказов достигается при связке программ моделирования EMA3D Charge и AGI STK.
  • Изучение влияния электростатического разряда (ESD) в воздухе или твердых телах на устройства
  • Эффективное моделирование сложной электрической дуги с помощью оптимизированных сеточных генераторов и налаженных рабочих процессов.
  • Подготовка для расчета геометрических CAD моделей, построение сеточных моделей, анализ и визуализация всех эффектов зарядки и разрядки в одном оптимизированном рабочем процессе, интегрированном в Ansys SpaceClaim.

 

 

Поверхностное перекрытие - PCB

 

 

Форма тока электрической дуги – EMI тест

 

ANSYS EMA3D Charge решает многочисленные проблемы, связанные с зарядом и разрядом:

  • Пробой воздуха в высоковольтных системах основан на использовании метода конечных разностей во временной области и модуля нелинейного химического анализа воздуха для моделирования дуги при различной плотности и влажности воздуха.
  • Поверхностный заряд в плазменных средах с низкой и высокой энергией, а также за счет трибоэлектрификации моделируется с использованием высокооптимизированных решателей уравнения баланса заряда.
  • Внутренняя зарядка твердых материалов потоками высокоэнергетических частиц использует сочетание метода трехмерного источника переноса частиц и полноволнового электромагнитного метода конечных элементов (FEM).
  • Моделирование связанной зарядки использует решатель уравнений баланса зарядов, метода конечных элементов и инструмента трехмерного переноса частиц для самосогласованного решения трехмерных электрических полей, возникающих в результате задачи поверхностной зарядки.
  • Пробой диэлектрика в твердых диэлектрических материалах возникает, когда локальные поля превышают электрическую прочность данного материала. Моделируется эффект с использованием связи источника трехмерных частиц FEM и модели стохастического дерева.

 

Внутренняя зарядка и ESD в твердых диэлектриках - интеграция с STK

 

Распределение поверхностного заряда на поверхности спутника

 

Что отличает ANSYS EMA3D Charge?

  • Моделирование дугового разряда подтверждено практическим опытом и текущими отраслевыми стандартами, такими как IEP 61000.
  • EMA3D Charge способен точно моделировать формы тока, генерируемые сложной физикой электростатических разрядов, для решения задач электромагнитных помех EMI.
  • Программное обеспечение объединяет трехмерный перенос частиц с другим моделированием переходных процессов, например, полноволновым FEM моделированием электромагнитных волн в твердых телах.
  • Уникальная интеграция с AGI STK-SEET помогает справиться с рисками зарядки в изменяющихся во времени плазменных средах, возникающих при орбитальных перемещениях или на высокоэллиптических орбитах.
  • EMA3D Charge может согласованно сочетать численные методы для решения сложных задач зарядки.
  • Программное обеспечение может выполнять анализ зарядки и разрядки для CAD дизайнов в едином рабочем процессе

 

Возможности

Нелинейная химия воздуха

Создание и уничтожение носителей заряда при образовании дуги в воздухе различной плотности и влажности.

Зарядка материала

Оценка накопления заряда в результате трения, электростатической индукции, контактной зарядки, солнечного освещения и взаимодействия плазмы в любых материалах с помощью сеточных генераторов и физических решателей Ansys EMA3D Charge.                                                                                                           

3D перенос частиц

Отслеживание электронов, фотонов, протонов и т. д. и моделирование их взаимодействия с объемными материалами. Подключение источника переноса частиц к FEM обеспечивает эффективный метод отслеживания изменений плотности заряда и электрических полей. В свою очередь, эти локальные поля будут влиять на траектории частиц в более позднее время моделирования.

Ближайшие соседние приближения и итерационные решения

Рабочий процесс моделирования заряда на поверхности оптимизирован, используя решения приближенные уравнений баланса заряда, которые сокращают время и ресурсы вычислений.

Аналитический изменяемый источник напряжения и тока

Используется изменяющиеся во времени источники тока и напряжения в качестве граничных условий для внутренней или поверхностной зарядки для решения задачи статики атмосферных осадков, трибоэлектрической зарядки и т. д.

Самосогласованное соединение решателей

Моделирование сложной физики зарядки с сочетанием процессов внутренней и поверхностной зарядки, такие как влияние шлейфов или частиц высокой энергии на зарядку поверхностей материалов.

Изменяющаяся во времени плазменная среда

Для плазменных сред как с высокой, так и с низкой энергией возможность определить изменяющиеся во времени параметры для отслеживания последующих эффектов зарядки                                                                                                                                                                                                                                            

Радиационная стойкость

Легкая реализация радиационной защиты. Проверка влияния свойств материалов на требуемую радиационную стойкость                                                            

Полноволновое решение в FDTD и FEM

С помощью решений во временной области, предлагаемых в Ansys EMA3D Charge, возможно определять электромагнитные поля во всем частотном спектре для обеспечения точного решения для меняющихся во времени начальных условий                                                                                                                           

Моделирование частиц в ячейке

Определение влияния локальных электромагнитных полей на плазменную среду, окружающую CAD-модель, для точного прогнозирования индуцированных поверхностных токов.                                                                                                                                                                                                                                 

 

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии