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发布时间：2022-06-09 发布人：admin 分类：说明书资料大小：1.82M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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AC/DC 模块简介

comsol_introduction_note.fm Page 1 Tuesday, June 2, 2015 4:29 PM A C / D C 简介 © 1998–2015 COMSOL 受收录于 www.cn.comsol.com/patents 的美国专利，以及美国专利 7,519,518; 7,596,474; 7,623,991; 8,457,932; 和 8,954,302 （专利未决）的保护。本文档和文中所述的程序根据 COMSOL 软件许可协议 (www.cn.comsol.com/comsol-license-agreement) 提供、且仅能按照许可协议的条款进行使用和复制。 COMSOL, COMSOL Multiphysics, Capture the Concept, COMSOL Desktop, LiveLink, 和 COMSOL Server 均为 COMSOL AB 的注册商标或商标。所有其他商标均为其各自所有者的财产， COMSOL AB 公司及其子公司和产品不与上述商标所有者相关联，亦不为其正式认可。赞助或支持。相关商标拥有者的清单请参见： www.cn.comsol.com/trademarks. 版本 : COMSOL 5.1 联系信息请点击 www.cn.comsol.com/contact 访问联系 COMSOL 页面，提交一般咨询，联系技术支持，或查询联系地址和电话。您同时还可以点击 www.cn.comsol.com/contact/offices 访问全球销售办公室页面，查询地址和联系信息。如果您需要联系技术支持，可以点击 www.cn.comsol.com/support/case 访问 COMSOL Access 页面在线填写申请表。其他链接 : • 技术中心 : www.cn.comsol.com/support • 产品下载 : www.cn.comsol.com/product-download • 产品升级 : www.cn.comsol.com/support/updates • COMSOL 社区 : www.cn.comsol.com/community • 活动 : www.cn.comsol.com/events • COMSOL 视频中心 : www.cn.comsol.com/video • 技术支持知识库 : www.cn.comsol.com/support/knowledgebase Part number: CM010004

目录目录. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 简介. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 AC/DC 模块的应用 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 AC/DC 模块物理场接口. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . .10 根据空间维度和求解类型排列的物理场接口 . . . . . . . . . . . 14 教学案例：模拟一个三维电感器. . . . . . . . . . . . .. .. . .. . . . . . . .17 | 3

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简介工程师和科学家们可以使用 AC/DC 模块理解、预测和设计稳态、低频和瞬态应用中的电磁场，通过这些仿真建模，涌现出了很多功能强大且高效的产品和工程方法。它能使用户快速准确地预测一个新设计中的电磁场分布、电磁力和功率损耗。与传统制造原型机的方法相比， COMSOL 有助于减少成本，并能评估和预测出实验无法直接测量的物理本质。同时它还能用于考察可能会被破坏的原型机或比较危险的操作条件。 AC/DC 模块包括二维和三维空间中的稳态和动态电磁场，以及传统的基于电路模拟的被动和主动元件。所有模拟的公式均基于 Maxwell 方程组，或者它的简化和特例，并结合类似反映电荷输运的欧姆定律等材料定律。通过一系列预定义的物理场接口，即低频电磁场的专用物理场接口，用户能够建立并求解电磁场模型。 AC/DC 接口包含了静电、直流电、静磁、交流和瞬态电流、交流和瞬态磁场，以及交流电磁（全 Maxwell）公式。在这个框架下，低频电磁场物理场接口表示为 Maxwell 方程组的微分形式及其初始和边界条件，并对它们进行求解。方程使用有限元方法和数值稳定边界单元离散，对得到的方程组稀疏矩阵采用最新的预条件和求解算法来进行求解。这些结果以电磁场、电流和电压，或根据用户自由定义的物理量表达式的预定义绘图形式显示在图形窗口中，还可以根据模拟结果列表显示得到的派生物理量（例如电阻、电容、电感、电磁力和力矩）。模块的工作流程相当直接明白，分为以下步骤：定义几何、选择材料、选择适当的低频电磁场物理场接口、定义边界和初始条件、定义有限单元网格、选择求解器和可视化结果。所有这些步骤都可以在 COMSOL Desktop 中进行。求解器选择步骤通常使用缺省设定自动完成，软件已根据每个特定的低频电磁场物理场接口进行了预置。 AC/DC 模块案例库描述了用户可以使用的特征，以及基于不同公式的教学和基准案例。案例库包含工业装置和元器件模型、教学模型和基准模型，用来验证和确认低频电磁场物理场接口的准确性。请参照教学案例学案例：模拟一个三维电感器开始建模。 | 5

本指南旨在引导用户快速开始模拟工作，包括模块的典型应用案例、包含简短描述的所有低频电磁场物理场接口的列表，以及一个介绍模拟工作流程的教学案例。 AC/DC 模块的应用 AC/DC 模块能模拟电场、磁场和电磁场在稳态和低频下的应用，后者意味着被模拟的器件尺寸最大可达到电磁波长的十分之一。因此，能够用于模拟最大至光频下的纳米器件或工作频率最大至 10MHz 的人体尺寸的器件。 AC/DC 模拟经常用于提取电路参数。下页的图 1 显示了微米尺度的方形电感器的电势和磁感应线，用于微机电系统（MEMS）中的 LC 带通滤波器。在导电的方形螺旋两端施加直流电压，会形成电流，从而产生一个穿过并围绕器件的磁场。根据施加电流和电压得到电场和磁场的分布及强度，可以转换为等效电路模型中的电阻、电容和电感值，便于定性和定量的理解分析。这种以简化模型来理解的方式通常是创建或改进设计的第一步。本模块另一个常用的用途是预测各种尺度下电机和执行器的力和运动。 6 |

图1: MEMS电感器的电势分布和磁感应线。图 2、图 3 和图 4 显示了磁刹车的动力学过程。刹车由一个导体材料圆盘和一块永磁体组成。磁体产生一个恒定磁场，圆盘在其中旋转。导体在磁场中运动时会产生感应电流，这种感应电流产生阻碍圆盘旋转的 Lorentz 力。刹车力矩由磁通密度和涡电流分布计算得到，然后提供给旋转圆盘的刚体动力学模型，并与电磁模型同时求解。 | 7

图2: 磁刹车旋转圆盘中的涡流大小和方向。图3: 刹车力矩的时间演化。 8 |

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