电磁仿真的普遍化是一个热门话题,它允许设计人员在设计过程的早期利用仿真的强大功能。3d仿真工具非常强大,允许您分析甚至复杂系统的电磁性能,但它们具有学习曲线,需要一些经验才能有效使用。这就是达索系统 simulia 的普遍理念发挥作用的地方,借助 3d experience 平台的cst软件,我们能够生成基于 web 的仪表板,隐藏电磁仿真设置的复杂性,并允许设计人员获得预定义用例的可靠结果。
图 1:cst 演播室套件®中的电缆仿真模型
通常,仿真工程师将设置电磁仿真模型并确保所有仿真设置正确。然后,他们将构建一个仪表板来与模拟模型交互,并将此仪表板发布给想要运行此仿真的同事(应用:“流程体验工作室”)。
在本例中,我们选择了电缆串扰的电磁仿真作为演示模型。模拟是在cst软件中设置的。它由两条电缆组成:一条输入和一条接收。电缆之间的距离、侵略者的长度和侵略者的终止是参数化的。感兴趣的结果定义为受害电缆末端的串扰。我们计算以伏特为单位的串扰最大值以及最高串扰发生的频率。对于输入参数,仪表板上将使用简单的滑块。
仪表板提供了两种获取模拟结果的方法:
1. 模型的直接模拟:模拟模型将直接运行(在云端或本地),仿真结果显示在浏览器中。这是最准确的方法,因为使用给定的输入参数执行仿真。
2. 近似模型:这是一种非常快速的执行类型,因为它不需要您执行模拟。我们首先在仿真模型上运行doe(实验设计),然后从中生成近似值。
近似值的生成是使用应用程序“模拟过程编辑器”执行的。它是一种设计空间探索类型的模拟,其中根据算法(全因子)选择输入参数,并使用径向基函数拟合生成的结果(结果分析应用程序提供不同的方法来拟合结果)。生成近似值后,可以通过仪表板保存和评估,只需几秒钟。
图 3:在仿真过程编辑器中设置 doe
我们在生成近似值时遇到的问题之一是输出结果的行为不同。对于串扰的最大值,近似效果很好。但是,对于发生最大串扰的频率,近似值并不准确。原因是数据的行为方式:最大串扰是一个平滑函数,但最大串扰的频率不是。对于某些参数值,最大串扰位于我们定义的频带内,对于其他参数值,最大串扰位于频带的上限。这会导致非平滑行为,径向基函数不能很好地近似。
图 4:预测模型的准确性。左:对最大串扰的出色预测。右:对观察到最大串扰的最大频率的预测不佳。
为了解决这个问题,我们决定首先计算多个频率样本(100)的近似值,并从近似值中提取串扰发生的频率。这在数值上更加稳定,并提供可靠的结果。它还允许绘制完整的近似频谱,而不仅仅是最大值出现的频率。在如此多的采样点生成近似模型是使用 python 脚本自动化的。
这是过程编辑器的优点,它允许您插入自己的后处理,例如通过python和excel等。完成此操作后,我们有一个非常易于使用的非常好的模拟仪表板。此外,我们还添加了一项功能,可以从仿真模型生成图像,以告知用户他们实际仿真的内容。
借助cst软件的强大功能,我们可以为设计人员提供电磁仿真,让他们在设计阶段的早期做出更明智的决策。
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