Návrhy elektromagnetických součástek a zařízení
Zuzana Záhorová
[email protected] Karel Bittner
[email protected]
www.humusoft.cz www.comsol.com tel.: 284 011 730 fax: 284 011 740
Program semináře
2
9:00 – 9:30
registrace
9:30 – 10:30
COMSOL Multiphysics, 1. část
10:30 – 10:50
přestávka
10:50 – 11:50
COMSOL Multiphysics, 2. část
11:50
závěr, diskuze, dotazy
HUMUSOFT s.r.o.
HUMUSOFT s.r.o. • •
Firma založena v r. 1990, sídlo v Praze Produkty a služby v oblasti technických výpočtů, řídicí techniky, simulace dynamických systémů a podnikových procesů
• MATLAB, Simulink, Stateflow – Inženýrské výpočty, simulace dynamických systémů – The MathWorks, Inc.
• COMSOL Multiphysics – Otevřený systém pro multifyzikální analýzu (metoda konečných prvků) – Comsol AB
• WITNESS – Interaktivní simulace a optimalizace podnikových procesů – Lanner Group, Ltd.
• dSPACE - vývojové systémy – dSPACE GmbH.
• Vývoj vlastního software & hardware – Virtual Reality Toolbox, Real-Time Toolbox, Real-Time Windows Target – Měřicí karty – Modely pro výuku teorie řízení
• Paralelní pracovní stanice HeavyHorse – Multiprocesorové stanice pro High-Performance Computing 3
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Modelování fyzikálních jevů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi s následným řešením metodou konečných prvků • Equation Based Modelling – základem je knihovna rovnic popisujících vybrané úlohy
4
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics v. 4
5
HUMUSOFT s.r.o.
Oblasti využití
6
HUMUSOFT s.r.o.
Pracovní postup
Tvorba nebo import geometrie
7
Síťování
Řešení a vizualizace
HUMUSOFT s.r.o.
Elektromagnetismus – aplikační oblasti • Elektromechanické součástky a zařízení AC/DC
– – – – –
Cívky Motory a generátory Kabely Permanentní magnety a elektromagnety Kapacitory, induktory, resistory
• RF a mikrovlnné součástky
RF
– – – –
Antény Vlnovody a elektrická vedení Filtry Mikrovlnné ohřívače
• Optika a fotonová fyzika – Optická vlákna – Fotonové krystaly
• Obecné simulace elektromagnetického pole 8
HUMUSOFT s.r.o.
Rozhraní pro AC/DC • Formulace v napětí – Elektrostatika – Elektrický proud – Elektrický proud ve vodivých vrstvách (shell) • Formulace v magnetickém potenciálu – Magnetické pole – Magnetické pole bez proudu – Rotační stroje, pouze ve 2D • Smíšené formulace – Magnetické a elektrické pole • Elektrické obvody • Multifyzikální aplikace – Indukční zahřívání (Heat Transfer Module) 9
HUMUSOFT s.r.o.
Rozhraní pro RF • Modelování vysokých frekvencí – úloha závisí na velikosti zařízení • Elektromagnetické vlnění – Elektromagnetické vlnění – Nestacionární elektromagnetické vlnění • Elektrické obvody • Multifyzikální aplikace – Mikrovlnné zahřívání (Heat Transfer Module) – Mikrovlnné plasma (Plasma Module)
10
Elektrická velikost: d/λ d ... nevětší vzdálenost mezi 2 body v zařízení
HUMUSOFT s.r.o.
Nekonečné elementy, PML, far field • Nekonečné elementy (AC/DC Module) – Modelování neohraničených domén – Mapované lokální souřadnice
• Perfectly Matched Layers (RF Module) – Dodatečná doména absorbující vlnění s minimalizací odrazů – Vs. okrajové podmínky scattering boundary condition, port boundary condition – Pokud nejsme schopni popsat tvar odcházející vlny → PML
• Far Field (RF Module) – Výpočet vzdáleného elektromagnetického pole na základě vypočteného blízkého pole
11
HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Hledání lodi radarem (RCS) • Interakce mezi lodí a vlnovým polem, které vysílá vzdálený radar • Detekce lodi: výpočet odchylky v elektromagnetickém poli radaru způsobené přítomností lodi • Využití PML („Perfectly Matched Layers“) – minimalizování nefyzikálních odrazů rozptýlených vln • Parametrický řešič – úhel elektromagnetického pole
úhel dopadu 30°
výsledné pole
odchylka
• Výsledky simulace – Zobrazení odraženého i celkového elektrického pole – Výpočet far-field
12
HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Tavicí kelímek
plochy symetrie
• Výroba slitin • Harmonický proud v cívce indukuje proud na hraně kelímku • Operační frekvence 10 kHz • Využití magnetického potenciálu • Geometrie – Využití symetrií
• Výsledky simulace – Zobrazení elektrického proudu – Zobrazení magnetické indukce 13
velikost a směr proudu HUMUSOFT s.r.o.
Příklad Vlnovod • Výpočet elektromagnetického pole a charakteristiky přenosu pro vlnovod s 90° ohybem a daným poloměrem • TE vlny, chceme zabránit ztrátám signálu • Materiál: uvnitř vlnovodu vzduch, ohyb je vytvořen z křemenného skla, stěny jsou uvažovány jako perfektní vodič • Výsledky simulace – Elektromagnetické vlnění pro různé frekvence – Výpočet S-parametrů a jejich export do formátu Touchstone 14
norma a z-tová složka elektrického pole
HUMUSOFT s.r.o.
Další zdroje informací • Školení – firma HUMUSOFT pořádá dvoudenní školení programu COMSOL Multiphysics – zhruba 1x za 2 měsíce, termíny jsou vyhlašovány 3 týdny předem • www.humusoft.cz/skoleni
• Semináře – tematické semináře pořádané v různých městech v České Republice a na Slovensku, účast zdarma • http://www.humusoft.cz/kalendar/seminare
• Workshopy – praktické seznámení se s programem na PC pod vedením lektora – workshopy mají zaměření na různé profesní oblasti a jsou zdarma • http://www.humusoft.cz/kalendar/workshop
• WWW semináře (webinars) – bezplatné on-line semináře probíhající na internetu v reálném čase v daný den a hodinu – v angličtině (COMSOL) – přehled připravovaných a archiv uskutečněných www seminářů • www.comsol.com/events/webinars, http://www.humusoft.cz/wwwseminare
www.humusoft.cz 15
HUMUSOFT s.r.o.
Nabídka konzultačních služeb • Firma HUMUSOFT nabízí pomoc při řešení Vašich projektů v programu COMSOL Multiphysics formou – Konzultačních služeb – Modelování úloh z oblasti FEM analýzy – Zpracování projektů
16
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Výpočty na počítačových clusterech – malé úlohy (parametrický sweep) > jedna úloha – jeden node – velké úlohy (distributed parallel solver) > jedna úloha – více node
• Jaké druhy clusteru COMSOL podporuje – Windows HPC Server 2008 – Windows Compute Cluster Server 2003, Service Pack 1 – Red Heat Enterprise Linux 5, v clusteru stejné verze a podobný HW
• COMSOL nepodporuje – clustery založené na grafických kartách (CUDA)
17
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics Typy licencí – jednouživatelské vázané na PC (CPU) • technická podpora pro uživatele pracujícího na tomto PC
– jednouživatelské vázané na uživatele (NSL) • technická podpora pro konkrétního uživatele
– síťové (FNL) • možnost práce client/server • využití vzdáleného přístupu • využití na clusterech
– Všechny licence vázané na „host ID“ počítače Zkušební verze • Plnohodnotná verze COMSOL Multiphysics • Časově omezena maximálně na 30 dní • V případě zájmu nás kontaktujte –
[email protected] 18
HUMUSOFT s.r.o.
COMSOL Multiphysics • Požadavky na HW – Windows 2000, Windows XP, Windows XP Professional x64 Edition, Windows Vista (32 a 64 bit), Windows 7, Windows HPC Server 2008, Windows Server 2008, Windows 2003 Compute Cluster Server a Service Pack 1, Windows 2003 Server x64 Edition, Windows 2003 Server x64 Edition – Pentium III nebo novější (AMD Opteron, AMD Athlon 64, Pentium 4 s EM64T, nebo Xeon s EM64T) – OpenGL 1.1 Microsoft nebo akcelerátor podporující OpenGL 1.1, nebo Direct X verze 8.0 nebo pozdější. Grafická karta min. 32 MB paměti – Pro práci s MATLABem verze 2006a/b, 2007a/b, 2008b/2009a, 2009b – minimální doporučená RAM 1 GB, 1-4 GB volného místa na disku
• UNIX – – – – –
Solaris 8,9,10 (UltraSPARC II nebo pozdější) Linux (AMD Opteron, AMD Athlon 64, EM64T, Itanium 2) 32-bit: Debian 3.0, 3.1, RedHat Enterprise 4/5, Fedora Core 8, SUSE 10.3 64-bit: SUSE 9.0, 9.3 10.3, RedHat Enterprise 4/5 (AMD64/Intel EM64T), Fedora Core 8 MAC, PowerPC G4 nebo PowerPC G5, Intel processor
www.comsol.eu/products/requirements/ 19
HUMUSOFT s.r.o.
Humusoft HeavyHorse • Procesory AMD Opteron – 2x až 4x procesor, 4-12 jader
• 8-64 GB RAM • Grafická karta nVIDIA s podporou GPU výpočtů • Pevný disk 500 GB nebo 1000 GB • Optická mechanika DVD±RW • Operační systém podle přání – Microsoft Windows 64-bit: XP, Vista, 7, Server – Linux 64-bit: OpenSUSE, Ubuntu
• Možnost předinstalace aplikací – MATLAB – MATLAB Distributed Computing Server – COMSOL Multiphysics
20
HUMUSOFT s.r.o.
Děkujeme za pozornost
21
HUMUSOFT s.r.o.
