소프트웨어를 사용하여 여러 물리적 분야를 시뮬레이션하는 것은 현대 엔지니어링 및 과학 연구의 필수 부분이되었습니다. 다중 물리 필드 시뮬레이션 솔루션의 주요 공급 업체 로서이 목적을 위해 소프트웨어를 효과적으로 활용하는 방법에 대한 통찰력을 공유하게되어 기쁩니다.
여러 물리적 필드 이해
시뮬레이션 프로세스를 탐구하기 전에 여러 물리적 필드가 무엇을 수반하는지 이해하는 것이 중요합니다. 다수의 물리적 필드는 시스템 내에서 전자기, 열, 기계 및 유체 역학과 같은 다른 물리적 현상의 상호 작용을 나타냅니다. 이러한 상호 작용은 시스템의 성능과 동작에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 전자 장치의 설계에서 전자기장은 열을 생성 할 수 있으며, 이는 차례로 성분의 기계적 무결성에 영향을 미칩니다. 이러한 상호 작용을 이해하는 것은 정확한 설계 및 최적화에 필수적입니다.
올바른 소프트웨어 선택
여러 물리적 필드를 시뮬레이션하는 첫 번째 단계는 적절한 소프트웨어를 선택하는 것입니다. 이 선택을 할 때 고려해야 할 몇 가지 요소가 있습니다. 첫째, 소프트웨어는 시뮬레이션하는 데 필요한 특정 물리적 필드를 지원해야합니다. 일부 소프트웨어 패키지는 특정 분야에 특화되어 있으며 다른 소프트웨어 패키지는보다 포괄적 인 다중 물리 시뮬레이션 환경을 제공합니다.
둘째, 사용 편의성과 사용자 지원의 가용성이 중요합니다. 가파른 학습 곡선이있는 소프트웨어는 시간이 될 수 있습니다. 자습서, 문서 및 반응 형 지원 팀을 제공하는 소프트웨어를 찾으십시오.
마지막으로 비용 및 라이센스 옵션을 고려하십시오. 일부 소프트웨어에는 상당한 선행 투자가 필요할 수 있으며 다른 소프트웨어는보다 유연한 구독 기반 모델을 제공합니다. 여러 물리적 필드 공급 업체로서 다양한 예산 및 요구 사항에 맞는 다양한 소프트웨어 솔루션을 제공 할 수 있습니다.
모델 준비
소프트웨어를 선택하면 다음 단계는 시뮬레이션을 위해 모델을 준비하는 것입니다. 여기에는 시스템의 기하학적 표현을 작성하고 재료 특성을 정의하며 경계 조건을 지정하는 것이 포함됩니다.
기하학적 모델링: 대부분의 시뮬레이션 소프트웨어는 3D 기하학적 모델을 만들거나 가져 오는 도구를 제공합니다. 기하학적 모델의 정확도는 시뮬레이션 결과에 직접적인 영향을 미치므로 중요합니다. 복잡한 시스템의 경우 물리적 필드에 영향을 미치는 필수 기능을 유지하면서 지오메트리를 단순화해야 할 수도 있습니다.
재료 특성: 정확한 시뮬레이션에는 올바른 재료 속성을 정의하는 것이 필수적입니다. 이러한 특성에는 전기 전도도, 열전도율, 밀도 및 탄성이 포함됩니다. 재료 데이터에 신뢰할 수있는 소스를 사용하고 적용 가능한 경우 온도 또는 비 선형 특성을 고려하십시오.
경계 조건: 경계 조건은 물리적 필드가 외부 환경과 상호 작용하는 방식을 정의합니다. 예를 들어, 전자기 시뮬레이션에서는 입사 전자기파 또는 접지 조건을 지정해야 할 수도 있습니다. 열 시뮬레이션에서는 경계에서 열원과 열 전달 계수를 정의 할 수 있습니다.
시뮬레이션 설정
모델을 준비한 후 시뮬레이션을 설정해야합니다. 여기에는 소프트웨어가 제공하는 적절한 물리적 모델 및 솔버를 선택하는 것이 포함됩니다.
물리적 모델: 다른 물리적 현상은 다른 수학적 모델로 설명됩니다. 예를 들어, 전자기장은 Maxwell의 방정식에 의해 지배되는 반면 열 전달은 열 전도 방정식에 의해 설명됩니다. 이 소프트웨어는 일반적으로 이러한 물리적 현상에 대한 사전 정의 된 모델을 제공합니다. 특정 문제에 가장 적합한 모델을 선택하십시오.
솔버: 솔버는 물리적 모델의 수학적 방정식을 수치 적으로 해결하는 데 사용되는 알고리즘입니다. 다양한 유형의 솔버가 있으며 각각 고유 한 장점과 한계가 있습니다. 일부 솔버는 안정적인 상태 문제에 더 적합하지만 다른 솔버는 일시적 시뮬레이션에 더 좋습니다. 소프트웨어는 일반적으로 문제 유형을 기준으로 적절한 솔버를 권장하지만 최적의 성능을 위해 솔버 설정을 조정해야 할 수도 있습니다.
시뮬레이션 실행 및 분석
시뮬레이션이 설정되면 실행하고 결과를 분석 할 수 있습니다. 시뮬레이션을 실행하면 모델의 복잡성과 시뮬레이션 설정에 따라 몇 분에서 몇 시간 또는 며칠이 걸릴 수 있습니다.
시뮬레이션 중에 진행 상황을 모니터링하고 오류 메시지를 확인하는 것이 중요합니다. 시뮬레이션이 예기치 않은 결과를 수렴하거나 생성하지 않으면 모델, 물리적 모델 또는 솔버 설정을 조정해야 할 수도 있습니다.
시뮬레이션이 완료되면 결과를 분석 할 수 있습니다. 대부분의 시뮬레이션 소프트웨어는 다양한 시각화 및 분석 도구를 제공합니다. 2D 또는 3D에서 전자기장 강도, 온도 또는 응력과 같은 물리적 필드의 분포를 볼 수 있습니다. 추가 분석을 위해 최대 및 최소값, 평균값 및 적분과 같은 수치 데이터를 추출 할 수도 있습니다.
검증 및 확인
검증 및 검증은 시뮬레이션 프로세스에서 중요한 단계입니다. 검증은 시뮬레이션의 수치 솔루션이 수학적 모델을 정확하게 나타내는 과정입니다. 이는 시뮬레이션 결과를 분석 솔루션과 비교하거나 기타 웰 - 확립 된 수치 방법의 결과와 비교하여 수행 할 수 있습니다.
검증은 시뮬레이션 결과를 실험 데이터와 비교하는 프로세스입니다. 실험 데이터를 사용할 수 있으면 시뮬레이션 모델을 검증하고 필요한 경우 모델 매개 변수를 조정하는 데 사용될 수 있습니다. 잘 검증 된 시뮬레이션 모델은 안정적인 예측을 제공 할 수 있으며 설계 최적화에 사용할 수 있습니다.
사례 연구
여러 물리적 필드 시뮬레이션의 실제 세계 예를 살펴 보겠습니다.
차량의 EMC 시뮬레이션: 자동차 산업에서 전자기 호환성 (EMC)이 중요한 문제입니다. 차량에는 전자기 간섭에 의해 생성되고 영향을받을 수있는 많은 전자 구성 요소가 채워져 있습니다.차량의 EMC 시뮬레이션소프트웨어를 사용하면 자동차 엔지니어가 EMC 표준을 충족하는 차량을 설계 할 수 있습니다. 차량 내부의 전자기장을 시뮬레이션함으로써 엔지니어는 잠재적 인 간섭 원을 식별하고이를 완화하기 위해 적절한 조치를 취할 수 있습니다.
전자 제품의 여러 물리적 필드: 전자 장치 설계에서 전자기, 열 및 기계 필드와 같은 여러 물리적 필드가 서로 상호 작용합니다.여러 물리적 필드시뮬레이션은 엔지니어가 전자 구성 요소 설계를 최적화하여 성능과 신뢰성을 향상시키는 데 도움이됩니다. 예를 들어, 열 및 전자기장을 동시에 시뮬레이션함으로써 엔지니어는 장치가 안전한 온도 범위 내에서 작동하는 동시에 EMC 요구 사항을 충족하도록 할 수 있습니다.
EMC의 케이블 하네스 모델링: 케이블 하네스는 많은 전기 시스템의 중요한 부분이며, 전자기 거동은 전체 EMC 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다.EMC의 케이블 하네스 모델링소프트웨어를 사용하면 엔지니어가 전자기 간섭을 최소화하는 케이블 하네스를 설계 할 수 있습니다. 케이블 하네스 주변의 전자기장을 시뮬레이션함으로써 엔지니어는 케이블 라우팅, 차폐 및 종료를 최적화하여 EMC 성능을 향상시킬 수 있습니다.
결론
소프트웨어를 사용하여 여러 물리적 분야를 시뮬레이션하는 것은 현대적인 엔지니어링 및 과학 연구를위한 강력한 도구입니다. 위에서 설명한 단계를 수행하면 소프트웨어를 효과적으로 사용하여 복잡한 다중 물리 문제를 시뮬레이션하고 모델을 검증하며 디자인을 최적화 할 수 있습니다.
여러 물리적 필드 공급 업체로서 우리는 시뮬레이션 목표를 달성하는 데 도움이되는 고품질 소프트웨어 솔루션 및 기술 지원을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 제품 및 서비스에 대해 더 많이 배우거나 특정 시뮬레이션 요구 사항이있는 경우 자세한 토론을 위해 저희에게 연락하고 잠재적 인 구매 옵션을 탐색하도록 초대합니다.
참조
- Anderson, DA, Tannehill, JC, & Pletcher, RH (1984). 계산 유체 역학 및 열 전달. 반구 출판사.
- Jackson, JD (1999). 고전적인 전기 역학 (제 3 판). John Wiley & Sons.
- Acropera, FP, & Dewitt, DP (2002). 열과 질량 전달의 기초 (5 번째 ed.). John Wiley & Sons.