全球用户最广泛的电磁仿真软件培训
ANSYSWorkbench 低频电磁场应用培训
培训目的：
ANSYS Workbench环境中进行低频电磁场分析，内容包括DM中导入或建立几何模型，电磁场的网格划分技术，静电场、稳态电流场分析、静磁分析及热电分析等，电磁部分可以定义永磁、源电导、非线性磁材料，计算场量、电磁力、涡流、焦耳热等，补充APDL命令进行静电场分析，AC分析、瞬态分析等。
课程计划（5-7天）
第1章 ANSYS 14.0 Workbench平台的使用
1.1 有限元分析与ANSYS 14.0 软件
1.2 ANSYS 14.0 Workbench 数值模拟一般过程
1.3 ANSYS 14.0 Workbench 启动
1.4 ANSYS 14.0 Workbench工作环境
1.5 ANSYS 14.0 Workbench文件管理
1.6 ANSYS 14.0 Workbench 单位系统
1.7 电磁模型分析流程
1.7.1 问题描述及分析
1.7.2 数值模拟过程
1.7.3 结果分析
1.8 本章小结
第2章 DesignModeler几何建模技术及电磁模型操作案例
2.1 DesignModeler几何建模技术概述
2.1.1 几何建模方法及工作流程
2.1.2 DesignModeler简介
2.1.3 控制鼠标操作
2.1.4 DesignModeler用户界面
2.1.5 选择过滤器及操作案例
2.2 平面与草图
2.2.1 平面与草图及操作案例
2.2.2 草图绘制及操作案例
2.2.3 草图标注及操作案例
2.2.4 草图约束
2.2.5 草图编辑及操作案例
2.2.6 草图援引及操作案例
2.2.7 草图投影及操作案例
2.2.8 草图技巧
2.3 创建3D模型
2.3.1 重要的DM概念
2.3.2 生成3D特征
2.3.3 命名选择
2.3.4 拉伸特征及操作案例
2.3.5 旋转特征及操作案例
2.3.6 扫掠特征及操作案例
2.3.7 蒙皮特征及操作案例
2.3.8 抽壳特征及操作案例
2.3.9 倒圆特征
2.3.10 倒角特征
2.3.11 阵列特征
2.3.12 体操作特征
2.3.13 布尔操作
2.3.14 面删除特征
2.3.15 边删除特征
2.3.16 切片特征
2.4 几何模型工具
2.4.1 几何模型工具概述
2.4.2 分析工具
2.4.3 修补工具
2.4.4 包围工具
2.4.5 对称工具
2.4.6 填充工具
2.5 CAD连接及参数化
2.5.1 CAD连接
2.5.2 参数及参数管理器
2.6 3D建模操作案例— C型磁铁
2.7 本章小结
第3章 ANSYS 14.0 Workbench网格划分及电磁模型案例
3.1 网格划分概述
3.2 网格划分工作界面
3.3 网格划分过程
3.4 整体网格控制
3.5 局部网格控制
3.6 网格划分诊断及排错
3.6.1 网格划分诊断
3.6.2 检查网格质量
3.7 虚拟拓扑
3.8 预览和生成网格
3.9 电磁场网格划分案例—空气中的绕组线圈
3.10 本章小结
第4章 ANSYS Workbench低频电磁场分析及案例
4.1 电磁场基本理论
4.1.1 Maxwell方程
4.1.2 一般形式的电磁场微分方程
4.1.3 电磁场边界条件
4.1.4 磁场常用术语
4.2 静磁分析【Magnetostatic】
4.2.1 静磁分析概述
4.2.2 静磁分析方法
4.3 分析案例—绕组线圈磁场分析
4.3.1 问题描述与分析
4.3.2 数值模拟过程
4.3.3 结果分析与解读
4.4 分析案例—空气中的永磁体
4.4.1 问题描述与分析
4.4.2 数值模拟过程
4.5 分析案例—铁芯绕组模型
4.5.1 问题描述与分析
4.5.2 数值模拟过程
4.6 谐波磁场分析
4.7 分析案例—3相母线交流分析
4.7.1 问题描述与分析
4.7.2 数值模拟过程
4.8 分析案例—3相变压器
4.8.1 问题描述与分析
4.8.2 数值模拟过程
4.9 分析案例—旋转电机瞬态分析
4.9.1 问题描述与分析
4.9.2 数值模拟过程
4.10 本章小结
4.11 补充案例1：3D 螺线管致动器内静态磁场分析
4.12 补充案例2：非线性静磁分析-计算变压器的电感
第5章 ANSYS Workbench电场分析及案例
5.1 电场分析概述
5.2 电场分析方法
5.3 电场分析案例-平行板电极间介质的电导
5.3.1 问题描述与分析
5.3.2 数值模拟过程
5.3.3 结果分析与解读
5.4 补充案例1：双导体系统电容计算
第6章 ANSYS Workbench热电耦合分析及案例
6.1 热电耦合分析概述
6.2 热电耦合分析方法
6.3 热电耦合分析案例—导线传热
6.3.1 问题描述与分析
6.3.2 数值模拟过程
6.3.3 结果分析与解读
6.4 热电耦合分析案例—热电制冷
6.4.1 问题描述与分析
6.4.2 数值模拟过程
6.4.3 结果分析与解读
6.5 热电耦合分析案例—热电发生器
6.5.1 问题描述与分析
6.5.2 数值模拟过程
6.5.3 结果分析与解读
6.6 本章小结
问题答疑
ANSYS HFSS 高频电磁场仿真
软件概述
HFSS的强大功能基于有限元算法与积分方程理论，以及稳定的自适应网格剖分技术。该网格剖分技术可保证其网格能与3D物体共形并适合任意电磁场问题分析。HFSS中，物体结构决定网格，而不是网格决定物体结构。
受益于多种最尖端的求解技术，HFSS能根据用户的不同需求来选择合适的求解技术。每个求解器都具有其强大的功能，HFSS可自动根据用户指定的几何模型，材料属性以及求解频段来生成最适合，最有效和最准确的网格进行求解，以保证求解的精度。求解较为苛刻的高频仿真问题时，所有的HFSS求解器可配置高性能计算（HPC）技术，如区域分解法和分布式求解，高性能计算可减少计算时间，有效利用计算机资源来加速求解电大尺寸问题。
HFSS是行业标准的电磁仿真工具，特别针对射频、微波以及信号完整性设计领域，是分析任何基于电磁场、电流或电压工作的物理结构的绝佳工具。
与ANSYS Workbench集合
HFSS的高性能及高准确性也可通过ANSYS Workbench平台调用，该工具通过一个以用户为中心的界面直接与企业级结构CAD工具链接，从而实现多物理场仿真。采用此功能，用户可分析将HFSS仿真结果作为输入条件的热及流体分析问题。另外，用户可以对HFSS建立的模型实现企业级共享。结构，热和流体工程师可以使用HFSS的结果以完成各自需要的仿真。
软件优势
高频求解工具箱
ANSYS HFSS是行业标准的电磁仿真工具，特别针对射频、微波以及信号完整性设计领域，是分析任何基于电磁场、电流或电压工作的物理结构的绝佳工具。
作为基于频域有限元技术的三维全波电磁场求解器，HFSS可提取散射参数，显示三维电磁场图，生成远场辐射方向图，以及提供ANSYS的全波SPICE模型，该模型可用在ANSYS Designer和其他信号完整性分析工具中。
射频与微波
长久以来，HFSS一直被射频和微波工程师用来设计通信系统，雷达系统，卫星，智能手机和平板设备中的高频组件。该技术实现了很高的仿真精度，解决了多方面的射频和微波工程中的挑战性问题，而这些都大大受益于自动网格剖分功能。最终的结果是实现了最高的求解精度和最佳的求解时间。
信号完整性
使用HFSS，工程师可以轻松地设计并评估连接器，传输线及印刷电路板（PCB）上的过孔，计算服务器及存储设备中使用的高速元件，多媒体电脑，娱乐系统和电信系统中的信号完整性和电磁干扰性能。千秋各地工程师团队几乎都在利用ANSYS的工具给他们的设计带来竞争优势。
先进的医疗设备用到电磁场，如磁共振成像（MRI），植入物及热疗等。在MRI应用中，HFSS可用来仿真人体的比吸率（SAR）
HFSS射频和微波应用：7X7 WR90波导阵列，扫面叫为theta角从-45到+45度
如果用户不熟悉在HFSS中的三维建模，创建一个完整且可求解的三维模型将非常复杂而又费时：该过程包括设置源位置或激励方式，定义求解空间及边界，以及求解频率扫描范围等。
按需求解技术使用户直接从直观的，层叠式ANSYS Designer界面使用HFSS求解器。这个接口可方便工程师在一个更熟悉的二维布线建模环境下实现三维HFSS的仿真精度和可靠性。比如，用户也可以从他熟悉的工具Cadence ECAD环境启用按需求解功能。
HFSS的按需求解对电磁模型的ECAD导入，画图和参数化等功能进行了优化。它支持传统的ECAD原型，如过孔焊盘，走线，引线结合和焊球。由于模型被修改后只需优化模型某一特定部分，如过渡组件，连接器或无源器件在印刷电路板上的芯片或封装过程，按需求解技术将具有显著优势。
按需求解（SoD）技术科调用具备强大功能的HFSS三维有限元求解器，同时使得模型创建简单和快速
路板上的芯片或封装过程，按需求解技术具有显著优势
先进的求解选项
在成熟的有限元方法基础上，HFSS还提供了多种先进的求解技术。通过混合求解技术实现更高效率的电磁场计算并保持精度，在大多数情况下，可在链接工程中通过混合求解技术收益。
积分方程（IE）和有限单元边界积分法（FE-BI）积分方程（IE）求解器是求解大型导体结构的辐射、散射问题的有效补充工具，它采用矩量法（MoM）和多层快速多极子（MLFMM）求解得到导体和介质表面的电流分布。积分方程方法同样采用与HFSS一致的界面，可与HFSS共享几何，材料以及某些关键求解技术，如自动产生最优化网格的自适应迭代技术。IE求解器采用自适应交叉近似（ACA）方法结合迭代矩阵求解器减少内存需求，使得用户可将其应用于大规模问题分析。
采用HFSS混合FE-BI求解的带罩天线
瞬态求解（Transient）
HFSS transient是一个基于间断伽辽金时域算法（DGTD）和隐式有限元时域法（FETD）的三维全波瞬态/时域电磁场求解器。可用任何常规时域脉冲或余弦定义的脉冲信号激励，该模块可以很容易完成时域有关仿真分析，如时域反射阻抗（TDR）计算等。另外，可以求解短周期脉冲激励问题，如探地雷达，经典放电，电磁干扰及闪电等问题。该四面体有限元技术同样基于HFSS所采用的自动网格剖分技术，该瞬态分析工具是HFSS这个传统频域分析工具的一个理想的补充。
采用HFSS共形有限元瞬态求解的查分信号通过弯曲电缆的时域传输分析
物理光学（PO）
物理光学求解功能非常适合分析超电大结构。PO可用来设计大型反射面天线，卫星或其它天线载体平台，如商用或军用飞机。该算法求解非常快速，且占用计算资源极少，从而可快速洞察与大型电磁结构有关的设计因素。
采用HFSS中物理光学求解得到的国际空间站上天线的远场方向图
HPC求解大规模电磁仿真问题
区域分解法
区域分解方法（DDM）利用网络计算机资源来仿真大规模问题。HFSS根据网格尺寸与可用的处理器/机器数目确定最优的子域数据；DDM自动将有限元网格分解成一系列子域问题。每一个子域模型独立求解，子域直接通过交互迭代完成整个过程的求解。这种网络内存访问的过程扩展后可完成单个机器资源无法计算的大规模求解。此外，DDM可减少求解时间，降低总的内存需求，在很多案例中通过额外的处理器可实现超线性的加速比。
区域分解法促进创新，使原本以为无法解决的问题得到有效解决
该模型综合采用了混合算法和域分解技术，与上一版本相比，内存小号仅为1/9，运算速度却提升了8.5倍
谱区域分解法
通过谱区域分解法（SDM），可以将宽带频率扫描频点分布到一定数目的处理器或者机器上。这种节约时间的方法自动将频点分布到各个独立的机器上去计算，完成后重新收集得到整个频率的数据。这种独特的方法显著缩短了获得高精度宽带散射参数所需要的仿真时间。
分布式计算
分布式计算选项（DSO）可分配参数扫描，以完成几何形状，材料，边界和激励等条件变化的设计探索。该选项模块可将多个预先定义的参数设计组合分配在不同的计算机上，完成每个设计实例的分析。DSO显著加快给定设计任务的参数扫描和设计优化，提供了最高水平的分布式仿真的计算性能及并行化。
瞬态求解（Transient）
HFSS transient是一个基于间断伽辽金时域算法（DGTD）和隐式有限元时域法（FETD）的三维全波瞬态/时域电磁场求解器。可用任何常规时域脉冲或余弦定义的脉冲信号激励，该模块可以很容易完成时域有关仿真分析，如时域反射阻抗（TDR）计算等。另外，可以求解短周期脉冲激励问题，如探地雷达，经典放电，电磁干扰及闪电等问题。该四面体有限元技术同样基于HFSS所采用的自动网格剖分技术，该瞬态分析工具是HFSS这个传统频域分析工具的一个理想的补充。
ANSYS的分布式求解能力允许用户将参数扫描或者频率扫描任务分配到一定数量的计算机上，加快总的模拟速度。与分布频率扫描一样，工程师们可以仿真模拟不同几何形状、材料、边界和激励的情况。这可以让团队更轻松地优化设计，完成统计分析和敏感度分析。
8个任务并行仿真，耗时仅为单任务运行的1/7
多处理器选项
多处理器（MP）技术采用单个共享内存机器上多个核心并行完成HFSS有限元或积分方程求解的功能。MP可用来加速求解过程的某些部分——如矩阵分解，剖分网格和场恢复——从而使得总的求解时间更短。
有限大阵列仿真（fDDM）
有限大阵列仿真功能利用区域分解法以及阵列的重复性，高效且全面的分析得到有限大阵列的特性。利用这个功能，可以考虑所有单元之间的相互耦合作用，以及阵列的边缘效应。有限大阵列仿真方法需要极少的计算资源，所以可在很短的时间内完成有限大阵列仿真。
采用有限阵列区域分解算法模拟的256单元双极化Vivaldi天线阵列，以及叠加在几何之上的多扫描角的远场方向图
HFSS采用多处理器，分布式计算及HPC技术利用了现代计算硬件的优势。
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