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QuickField    高效电磁-热-应力多场耦合分析软件

产品版本: QuickField V6.0
适用平台: Windows

QuickField  高效电磁-热-应力多场耦合分析软件   

中仿QuickField是一款高效的电磁、热、应力多场耦合分析软件包,它包括一系列的分析模块,使用了最新的求解器,具有界面友好的模型编辑器和功能强大的后处理器。适用系统:XP/Win7。

中仿QuickField的应用领域

1、工程应用

QuickField可有效应用于众多与电、磁有关的工程技术领域,QuickField 可用于设计电动机、涡轮发电机、致动器、传感器、扬声器、变压器、传输线、热传导系统,以及其它复杂的电子和电动设备。

2、教学研究

QuickField 不仅是专业工程师、设计师、研究人员的强大辅助工具,而且也是用于本科生和研究生教学的极佳教学工具。QuickField 能够适用于非常广泛的教学应用范围,软件操作界面非常友好,简单易学,用户仅需经过简单的培训即可操作,QuickField的使用者甚至可以没有任何数学背景即可对软件进行操作应用。

中仿QuickField的特征

简单的参数建模工具LabelMover,把复杂的分析难题转化成一系列连续的简单步骤,只需点击鼠标操作。

中仿QuickField在最新的Windows环境下运行,结构紧凑,功能强大,可以应用于多种设计。

中仿QuickField 的特色在于它具有一个高效和友好的有限元分析内核ActiveField Technology。现在,在有限元分析的基础上,中仿QuickField也变成了一个开放的工程应用软件开发平台,所有用户可以不仅仅拘泥于QuickField的图形用户界面,还可以在中仿QuickField内核的基础上开发自己的专业程序或软件。中仿QuickField使用的开发语言包括最新的Visual Basic,C++,Delphi等等。

以下三个通用工具可以用来扩展中仿QuickField的功能。

  • QuickField LabelMover
    这个简单的工具可用于指定修改QuickField模型的几何参数以及物理性质。求解结果以表格或图表的形式输出。QuickField LabelMover 的基础是ActiveField Technology,因此完全不需要用户自己编程——软件全部通过图形界面进行操作。LabelMover可应用于QuickField描述的任何问题。

  • Data Converter
    Data Converter是基于ActiveField technology的一个工具,它使得数据可以在QuickField 数据编辑器和Microsoft Excel中自由转换,并且命令行格式和问答格式皆可。

  • NLConfig
    NLConfig 是用来调节QuickField 专业版网络安装的工具。

QuickField的应用模块

QuickField 针对特殊的应用领域,将软件进一步细化成几个专业模块,每个模块都包含前处理器和后处理器。QuickField的解答器是基于最新的计算技术,具有高效的运算速度。根据所解决问题的方程不同,软件包分为以下几个模块:

QuickField 的组成部分

前处理器

中仿QuickField的前处理器让您能够快速、简单、完整的定义模型,用户也可以从AutoCAD或其他CAD软件导入模型零部件。建立模型后,即可轻松进行网格划分。

用户甚至可以不需要选择网格尺寸,因为前处理器已经内嵌了精密的网格剖分程序,它可以根据用户的几何模型自动划分平滑的网格。用户可以指定几何区域或边界,独立的划分网格。同样,修改网格的操作也是非常简单的。

数据编辑器

在中仿QuickField中数据定义是给几何模型的各个部分附物理参数,如边界、实体、点等,这些条件设定都由数据编辑器来完成。对不同的问题类型数据文件可能不同,但在软件中的表达和操作几乎是一样的。

用户可以定义一个边界条件或场源作为时间或与之相关变量的函数。中仿QuickField 支持输入函数定义场值,用户也同样可以定义非线性材料。
 



FEA求解器

中仿QuickField 特有的“几何分解法”,解决了常规有限元分析的主要缺点,为用户提供了一种极其高效的仿真工具。“几何分解法”的用于可实现最优化网格剖分和在短时间内完成从粗糙到精细网格尺寸的完美过渡。

中仿QuickField具有高效的有限元(FEA)求解器,生成一个有十万个节点的大型网格模型然后进行求解,整个只需几分钟,而且用户的电脑只需有64M以上的内存即可。

正如以下图表所描述的,一个线性直流电磁问题的求解时间和网格节点数目几乎是成正比的。硬件配置:CPU: AMD 1700+, under Windows XP Professional 

后处理器

中仿QuickField的交互式后处理器帮助用户分析不同绘图形式下的计算结果,包括:张量绘图、矢量绘图、场分布线、粒子轨迹、彩色云图、任意轮廓图、截面图等等。QuickField具有功能强大的后处理计算器,这使得获取各种设计参数、积分任意边、面和区域能够更简单快捷。

关于中仿科技

中仿科技(CnTech)成立于2003 年,是中国领先的仿真分析软件和系统解决方案的提供者。中仿科技依靠自主创新研发拥有自主知识产权的中仿CAE 系列产品,同时与国际上领先的数值仿真技术公司拥有长期而紧密的合作关系,具备较强的自主研发能力和创新能力,能够为中国企业和科研机构提供世界一流的仿真技术解决方案。

          

QuickField 应用模块简介

1、Transient Magnetic 瞬态磁场

瞬态磁场模块是专为低频和中频电磁场的瞬态过程设计的。在中仿QuickField中,瞬态磁场分析通过时阶与直流磁场联合在一起。所以,直流磁场分析的特征在瞬态磁场模块中能够全部体现。

瞬态磁场模块可用于研究开关的on/off切换、故障运行、非线性磁性材料装置的交流感应、有源电装置的脉冲分析等,以及其它交流和直流方法不能很好解决的仪器设备的动态物理过程。

瞬态磁场仿真可以和电路耦合应用。瞬态磁场模块可用于设计和分析电磁装置,比如螺线管、电磁传感器、电动机、磁屏蔽罩、永磁体等,以及这些器件的组合扩展。

瞬态磁场模块的特征:

  • 材料:线性或非线性磁导率
  • 处理B-H曲线
  • 具有线性或非线性退磁曲线的永磁体
  • 对轴对称公式采用特殊的近似函数,保持旋转轴附近参数的高度准确性。
  • 结果:磁流密度,磁场强度,磁势,磁导率,磁能,自感和互感,电磁力,扭矩及其它积分变量。
  • 耦合:磁场力可施加于结构上,并做应力分析(发电机-结构 耦合)。损耗的能量可成为热源,并做热分析(发电机-热 耦合)

2、DC Magnetic  直流磁场

直流磁场(静磁)模块可用于分析静磁场问题。这里的静磁场可由外部激磁或直流电流产生,也可由永磁体产生或者是直接由边界条件设定的外磁场。

当交流频率低到可以近似用静态来考虑时,直流磁场和交流磁场相像。但与交流磁场不同的是,直流磁场模块允许在场模式中包含任意的非线性材料和具有强磁力的永磁体。

直流磁场模块是用来设计和分析螺线管、电动机、传感器、磁屏障、永磁体、激励器、磁盘驱动器等装置的有效工具。

直流磁场模块的特征

  • 材料:线性或非线性磁导率
  • 处理B-H弯的特殊功能
  • 具有线性或非线性退磁曲线的永磁体
  • 超导体
  • 并联和串联
  • 狄氏边界条件和纽曼边界条件
  • 对轴对称公式采用特殊的近似函数,保持旋转轴附近参数的高度准确性。
  • 结果:磁流密度,磁场强度,磁势,磁导率,磁能,自感和互感,电磁力,扭矩及其它积分变量。
  • 耦合:磁场力可施加于结构上,并做应力分析(发电机-结构 耦合)。

3、AC Magnetic 交流磁场

交流磁场模块可用于多种问题的分析,比如需要研究源电流时谐变化产生的磁场或时谐磁场产生的电流(涡流)、集肤效应、近场效应、计算阻抗、焦耳损耗、电磁力等。

作为电磁仿真的一种特殊类型,交流磁场分析要求所求解的问题中电流和电压具有相同的频率,所有的介质需要有线性的参数。否则,非时谐问题就需要用瞬态磁场分析了。

然而,交流磁场模块运算速度快,是解决复杂的电磁问题的首选方法。交流磁场模块能够非常好的应用于设计感应热装置、绕组、变压器、螺线管、电动机以及其它的感应器。

交流磁场模块的特征

  • 材料: 各向异性介电常数, 已知电流或电压的载流导线。
  • 负载: 电压, 总电流, 多相交流电, 电流密度,外加场。
  • 边界条件: 指定电压值 (狄氏条件), 指定切向通量密度 (纽曼条件)
  • 超导体
  • 结果: 磁势,电流密度, 电压, 通量密度, 场量密度,力, 扭矩, 焦耳热,磁能, 交流阻抗, 自感和互感系数及其它积分量. 大多数量都表示为振幅-相位形式(复杂情形),有必要时,也可表示为平均时间的函数和RMS值。
  • 耦合:磁场力可施加于结构上,并做应力分析(发电机-结构 耦合)。损耗的能量可成为热源,并做热分析(发电机-热 耦合)

4、Electrostatic  静电模块:

静电模块可用于仿真已知电荷/电荷密度或电压分布产生的电场。中仿QuickField的静电模块可以仿真电荷粒子在电磁场中的运动轨迹。

静电模块可用于设计分析绝缘系统、电缆和电容、电子管、高压设备等,同样也可用于电磁兼容性、生物医学等方面的研究。

静电模块的特征

  • 各向异性介电常数
  • 分散或集中电荷
  • 浮置导体
  • 狄氏边界条件和纽曼边界条件
  • 结果: 电压, 电场, 电位移, 电容, 电梯度, 应力, 扭矩以及其它积分量, 粒子运动轨迹。
  • 耦合:电场力可施加于结构上,并做应力分析(发电机-结构 耦合)。

5、DC Conduction  直流传导

直流传导(电流)模块可以仿真导体介质中的直流电场分布。在中仿QuickField的直流传导模块中,电流可能由施加在导体上的电压产生,也可能在边界区域上有已知电流密度。直流传导分析模式是其它电场分析的很好的补充,如中仿QuickField中的静电和交流导体模块等。

直流传导模块可用于传导系统的设计和分析,比如连接器、印刷电路板、生物医学中的生物导体等。

直流传导模块的特征

  • 各向异型介电常数
  • 电压源或电流密度源
  • 狄氏边界条件和纽曼边界条件
  • 结果:电压,电流密度,电场, 能量损耗, 表面电流, 以及其它积分量。
  • 耦合: 损耗的能量可成为热源,并做热分析(发电机-热耦合)

6、AC Conduction 交流传导

交流传导模块可用于分析在边界区域上的时谐电压或时谐电流产生的电场,并假定电介质具有非零小介电常数。在交流传导分析中所关心的物理量是电压、感应电流、电场、焦耳损耗、电容和电场力等。

交流电分析模块可用于设计和分析多种传导系统,如电容器、电缆绝缘系统以及其他应用方向。

交流传导模块的特征

  • 各向异性传导率
  • 各向异性介电常数
  • 电压源和电流密度源
  • 狄氏边界条件和纽曼边界条件
  • 结果: 电压,电场,传导和反向电流密度,通量密度 (电位移), 焦耳损耗, 自感和互感电容,力,扭矩, 和电能。
  • 耦合:磁场力可施加于结构上,并做应力分析(发电机-结构 耦合)。损耗的能量可成为热源,并做热分析(发电机-热 耦合)

7、Heat Transfer  热传模块

热传模块是用来分析稳态和瞬态热传导过程的温度分布,热传模块中的热源可以直接从中仿QuickField中的其它模块中导入,如交流磁场分析所得到的焦耳热损耗等。热传模块可用于设计和分析许多不同的电系统和机械系统的温度性能。

热传导模块的特征

  • 具有任意初始场分布的恒定或瞬态公式,非线性热源和可变时间参数。
  • 非线性或各向异性属性。
  • 散热源或集中热源
  • 热源是温度的函数
  • 热源由电能损耗产生
  • 边界温度和热通量
  • 对流/辐射边界条件
  • 结果: 温度,热通量, 热量梯度,各部分的热量损耗, 其它积分量。
  • 耦合: 产出温度可以在稳恒或瞬态环境下用做热压力分析。也可以在其他稳恒或瞬态问题的结果上做瞬态热传递分析

8、Stress Analysis 应力分析

应力分析模块可用于计算机械应力、应变和变形等,应力分析模块中的力可在中仿QuickField其它模块中指定或导入,如电磁力或热应力等,这样的分析通常是用中仿QuickField仿真复杂电机械装置的最后一个步骤。

应力分析模块的特征

  • 平面应力,表面张力, 轴对称应力问题
  • 各向异性弹性属性
  • 分散或集中负载
  • 热应力,电磁力
  • 多种支撑条件
  • 结果: 位移, 应力成分,主应力, Von Mises应力, Treska应力, Mohr-Coulomb 准则和 Drucker-Prager 准则

9、Electric Circuit Analysis 电路分析

在中仿QuickField中交流和瞬态磁场问题通常定义为电磁场中模型的表面电流,这种方式适用于仿真电磁设备,如具有复杂绕组的马达、组合负载的变压器等,也可分析无场情况下的电流问题。

电流分析模块的特征

  • 被动元件和主动元件;
  • 负载: 恒量, 正弦源或复杂脉冲源(可用函数描述电源参数)
  • 结果:各元器件的电压,电流和阻抗。电流和电压随时间变化曲线。

10、Multi Field Coupling 多场耦合

中仿QuickField能够进行多物理场问题耦合分析。因为,经常需要同时仿真多个物理场或者某个场的分析输出结果需要作为另一个场的输入数据。第二种情况必须在相同的几何模型上定义多物理场,也可能考虑到计算出的加载量或场源分布,以及其它的用户定义的负载和边界条件。

用户可以在一个问题中联合几个耦合类型。比如,当在一个模型文件中计算出独立的电流分布、静电和磁场后,用户可以根据焦耳热计算温度分布,然后再同时分析由温度、电和磁产生的应力。

中仿QuickField支持以下几种耦合模式:

 

QuickField的用户

中仿QuickField 软件支持电、磁、热、力等多种物理场的仿真分析,所以,它的用户范围从独立的个人到著名的研究机构以及工业集团都有。他们的行业范围涉及到电气工程、制造行业、生物、化学、等离子物理学、地质学等等。这些用户遍布欧洲、美洲、亚洲、澳洲和非洲,甚至在太平洋的一个小火山岛上,也有中仿QuickField软件的用户。我们非常尊重我们的客户,并努力给每一个客户提供最大限度的技术支持。

中仿QuickField软件是丹麦Tera Analysis Ltd公司的产品,中仿科技公司(CnTech)是丹麦Tera Analysis Ltd公司在中国区的唯一合作伙伴,负责电磁场专业分析软件中仿QuickField在中国地区的技术支持、产品销售、售后服务等工作。

如果您希望了解关于中仿QuickField软件的详细情况或者希望安装中仿QuickField的免费学生版本来亲自体验它的强大功能,请及时与我们联系。 

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