Simulación electromagnética
Simulación y análisis de campos electromagnéticos
Software de simulación electromagnética
El software de simulación electromagnética permite a los ingenieros investigar las propiedades electromagnéticas de componentes o de sistemas enteros de forma eficaz. Los sistemas electromagnéticos (EM) suelen presentar desafíos a varios niveles, como rangos de frecuencia amplios y estructuras eléctricas grandes con detalles mínimos. Los solvers dedicados aprovechan tecnologías numéricas específicas para generar simulaciones rápidas y precisas. La simulación EM se puede aplicar durante todo el proceso de diseño. Desde la concepción de una idea, hasta la síntesis de componentes para cumplir con las especificaciones, pasando por el análisis del rendimiento electromagnético en condiciones operativas, los prototipos virtuales están transformando los ciclos de diseño.
Principales ventajas de la simulación electromagnética con SIMULIA
Tiempos de diseño más rápidos
La simulación acelera el análisis y la optimización, lo que permite acortar los ciclos de diseño y proporciona una ventaja competitiva.
Menor dependencia de las pruebas
En comparación con las pruebas físicas, la simulación es más rápida, más rentable y puede aplicarse en una fase más temprana del ciclo de diseño. También puede revelar comportamientos no visibles en una prueba
Comprensión de los sistemas complejos
La simulación de alto rendimiento puede modelar el comportamiento de sistemas grandes o complejos, como el rendimiento de una antena en una calle con mucho tráfico, la integridad de la señal en una placa de circuito impreso de alta velocidad o la seguridad de un dispositivo médico en el cuerpo humano
Reducción de la carga de trabajo mediante la automatización
El mallado, la optimización y el posprocesamiento automatizados eliminan el tedioso trabajo de configuración y permiten a los ingenieros obtener los resultados que necesitan con mayor rapidez
Aprovechamiento de los modelos de diseño
El modelado y la simulación unificados (MODSIM) permiten realizar simulaciones directamente en la geometría de CATIA o SOLIDWORKS en un entorno de diseño unificado, lo que reduce el tiempo necesario para la creación de modelos
Análisis completo con simulación multifísica
La simulación electromagnética puede complementarse con otras disciplinas, como la simulación de fluidos, la simulación de estructuras, la simulación de sistemas multicuerpo y la simulación vibroacústica
Mejora del rendimiento y de la calidad de los productos
El software de simulación electromagnética cambia las reglas del juego a la hora de reducir el tiempo y el coste de comercialización de un producto. Se utiliza ampliamente no solo en los sectores de alta tecnología de la electrónica y la comunicación, sino también en los sectores aeroespacial, defensa, transporte y ciencias de la salud. El análisis del software electromagnético abarca desde componentes individuales (como las antenas, los sensores y los chips) hasta dispositivos completos (como aviones, smartphones y sistemas de resonancia magnética).
El diseño conjunto dentro del portfolio de productos SIMULIA integra la simulación electromagnética en los procesos industriales. El modelado y la simulación unificados (MODSIM) aceleran el proceso de evaluación del rendimiento, la fiabilidad y la seguridad de materiales y productos. Los ingenieros pueden investigar las compensaciones, mitigar los problemas y optimizar el diseño antes de comprometerse con prototipos físicos, lo que reduce los riesgos en el desarrollo. Los flujos de diseño multifísico en la plataforma 3DEXPERIENCE impulsan el proceso de desarrollo desde las fases más tempranas. El software de simulación electromagnética Simulia está disponible en la plataforma 3DEXPERIENCE y de forma independiente.
Aplicaciones de simulación electromagnética
Simulación de antenas
Las herramientas de simulación electromagnética tienen un valor incalculable a lo largo de todo el proceso de desarrollo e integración de antenas. Ayudan a crear diseños de antenas funcionales, perfeccionarlos para ajustarlos a los requisitos y evaluar su rendimiento y exposición a las emisiones de radiofrecuencia tras la instalación. El conjunto de herramientas SIMULIA ofrece a los ingenieros de antenas las herramientas necesarias para diversas aplicaciones.
Simulación de interferencias electromagnéticas
El control de las interferencias electromagnéticas (EMI) es un aspecto crucial del diseño y la fabricación de dispositivos electrónicos. Los productos deben cumplir las normas internacionales de Compatibilidad Electromagnética (EMC) para garantizar que las emisiones electromagnéticas están dentro de los límites permitidos y que estos dispositivos no son susceptibles de sufrir interferencias externas. La simulación electromagnética ayuda a identificar posibles problemas y puede agilizar el proceso de desarrollo con respecto a la certificación.
Simulación RF
La tecnología CST Studio Suite ofrece diversos solvers electromagnéticos para simular filtros y componentes de microondas y radiofrecuencia. El solver de dominio de tiempo es ideal para componentes de ondas viajeras de banda ancha, mientras que el solver de dominio de frecuencia es excelente para estructuras muy resonantes, como los filtros de paso de banda. Entre sus características especiales se incluyen la malla móvil y el método de reducción del orden del modelo para simulaciones precisas y rápidas. Los puertos de guía de ondas ayudan a excitar las líneas de transmisión y el modelado y ensamblaje del sistema simplifica el modelado de dispositivos complejos. La tecnología de solver de Fest3D es eficaz para simular estructuras de guía de ondas.
Simulación óptica
CST Studio Suite simula con habilidad y eficacia el comportamiento de las ondas en frecuencias ópticas. Los enlaces de importación automática a herramientas de diseño de dispositivos fotónicos generan modelos de simulación 3D sin esfuerzo. La biblioteca de materiales incluye modelos de materiales de frecuencia óptica. Las plantillas de posprocesamiento pueden calcular las métricas estándar del sector. Con las opciones de informática de alto rendimiento se pueden simular componentes eléctricamente grandes.
Simulación de máquinas eléctricas y de baja frecuencia
Las versátiles herramientas de SIMULIA responden a las distintas necesidades de los usuarios de todos los sectores y garantizan la precisión de aplicaciones críticas como los dispositivos médicos y el diseño de imanes. Las avanzadas funcionalidades de modelado permiten analizar en profundidad dispositivos con imanes permanentes o bobinas superconductoras. Las interfaces a medida ayudan a los usuarios a simular y mejorar motores y generadores de alta eficiencia. La simulación electromagnética ayuda a crear máquinas sostenibles con un rendimiento óptimo.
Simulación de dinámica de partículas cargadas
El portfolio de simulación de SIMULIA ofrece diversos solvers para simular dispositivos con partículas en movimiento libre y campos electromagnéticos. Incluye tecnologías de CST Studio Suite y Opera. La simulación de la dinámica de partículas cargadas implica el análisis de la emisión de partículas, la aceleración electrostática, el enfoque magnetostático y las ecuaciones de movimiento relativista a altas energías.
Simulación electromagnética de SIMULIA para el diseño eficiente de antenas
Simulación eficiente de estructuras altamente resonantes
Analice la interacción de los campos electromagnéticos con el cuerpo humano
Pruebas virtuales de conformidad con las normas de compatibilidad electromagnética
Integre la simulación en los flujos de trabajo de automatización del diseño electrónico (EDA)
Simulación electrostática, magnetostática y de campos electromagnéticos de baja frecuencia
Simulación de circuitos fotónicos, grafeno, metamateriales y cristales fotónicos
Simulación de motores eléctricos, generadores y transformadores
Simulación de partículas en campos electromagnéticos
Productos de software de simulación electromagnética SIMULIA
SIMULIA desarrolla tecnología de simulación para calcular campos electromagnéticos, desde estática hasta frecuencias ópticas, en una amplia gama de áreas de aplicación.
Software de simulación de campo electromagnético
Simulación electromagnética y electromecánica
Software de diseño de antenas
Tecnología CAD electromagnética de descomposición de dominio híbrido con múltiples solvers
Una herramienta informática para analizar componentes pasivos de microondas complejos
Determina el nivel de potencia de ruptura de radiofrecuencia en dispositivos pasivos
Caracterización de dispositivos electrónicos
Mejora de las prestaciones e-NVH de los sistemas eléctricos a lo largo del ciclo de vida de desarrollo
Software de simulación electromagnética SIMULIA en la plataforma 3DEXPERIENCE
Los productos de software de simulación electromagnética de SIMULIA están embalados como funciones en la plataforma 3DEXPERIENCE para que pueda ponerse al día más rápido y trabajar de manera más eficiente con todas las aplicaciones necesarias al alcance de su mano. Seleccione el paquete que corresponda a su función en una organización.
Recursos de simulación electromagnética
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Preguntas frecuentes sobre simulación electromagnética
La simulación electromagnética 3D describe enfoques para resolver las ecuaciones de Maxwell en el espacio y el tiempo. Los métodos basados en la discretización del volumen son, por ejemplo,
- el método de los elementos finitos (FEM),
- la técnica de integración finita (FIT),
- el método de diferencias finitas en el dominio de tiempo (FDTD)
- y el método de la matriz de la línea de transmisión (TLM).
Estos métodos son muy generales y pueden utilizarse para simular toda clase de problemas. Sin embargo, existen métodos mucho más eficaces para determinadas clases de problemas, como el método de los momentos (MoM), el método de los elementos límite (BEM), la correspondencia de modos y la óptica física.
Los emuladores de onda completa resuelven las ecuaciones de Maxwell sin aproximaciones basadas en la naturaleza física especial de un problema. Suelen aportar soluciones a aplicaciones electromagnéticas de alta frecuencia, como antenas o componentes. SIMULIA ofrece emuladores en el dominio del tiempo y en el dominio de la frecuencia.
El solver de transitorios de CST Studio Suite ofrece soluciones basadas en la técnica de integración finita (FIT) y en el método de la matriz de la línea de transmisión (TLM). Estos solvers son especialmente adecuados para calcular los resultados de la estructura de banda ancha. Estos emuladores de electromagnetismo son muy eficientes en el uso de la memoria y capaces de tratar problemas de gran tamaño, muy complejos y muy poco homogéneos. Su implementación en GPU y clusters facilita aún más este uso.
La gama de simulación estática comprende la electrostática, la magnetostática y el flujo de corriente estacionario. Basado en la tecnología de solvers de electromagnetismo de Opera y CST Studio Suite para los tres casos de aplicación estática, el solver de electroestática es perfecto para simular campos eléctricos estáticos y es ideal para sensores y pantallas táctiles. El solver de magnetostática ayuda a diseñar máquinas eléctricas e imanes para aceleradores de partículas. El solver de corrientes estacionarias sirve para analizar corrientes continuas en componentes con elementos con pérdidas, por ejemplo, equipos de alta potencia o redes de distribución de energía de placas de circuito impreso.
El mejor software de simulación electromagnética es el que realiza el trabajo con precisión y rapidez. Un requisito fundamental para lograr este reto es la disponibilidad de una variedad de métodos de simulación numérica dentro de un paquete de software, ya que ninguna herramienta de simulación puede resolver todos los retos de la simulación. El portfolio de simulación electromagnética de SIMULIA ofrece una amplia gama de emuladores para rangos de frecuencia que van desde la corriente continua hasta la luz.
La simulación numérica de campos electromagnéticos suele basarse en una discretización de las ecuaciones de Maxwell en el espacio y el tiempo. En el caso FDTD más sencillo, el volumen de simulación se representa en una malla cartesiana. Las celdas individuales de la rejilla pueden rellenarse con diferentes materiales y los campos eléctricos y magnéticos se definen a lo largo de los bordes y a través de las facetas de las celdas.
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