电磁仿真--基本操作-CST-(3)

目录

1. 目的

2. 建模过程

2.1 创建工程

2.2 修改单位

2.3 创建线和圆柱

2.4 创建螺旋结构

2.5 创建另一个圆柱

2.6 设置频率、背景和边界

2.7 选择RLC求解器

2.8 设置端口

2.9 配置求解器

3. 仿真结果

4. 总结


1. 目的

本文将介绍一种较为复杂的建模方法,通过模拟一个空心电感器,我们将使用CST软件构建一个三维的螺旋结构,并借助RLC求解器进行电感量的计算。

2. 建模过程

2.1 创建工程

不使用模板,直接选择下方 3D Simulation 下 Low Frequency 模块:

2.2 修改单位

2.3 创建线和圆柱

需要调整WCS,创建如图所示的圆柱体和线,我们会用到线作为旋转轴线,圆柱体的圆形面作为截面构建螺旋结构。

以上尺寸信息表示:

  • 实心导线直径1.6mm,Outer radius=0.8,Inner radius=0
  • 旋转轴线距离导线中心为7.4mm,Vcenter=7.4
  • 圆柱体的长度为11.2mm,Wmax=11.2

构建 Cylinder 时,可以同步选择材料 Copper(annealed),即铜(退火)。

退火是一种金属热处理过程,旨在改善材料的机械性能和微观结构,使材料达到所需的物理、化学和机械特性。退火过程主要包括三个基本步骤:加热、保温和冷却。

2.4 创建螺旋结构

选中圆形面和线,快捷键F和E,然后选择 Shapes 中的 Ratate Face。

然后设定参数,预览:

参数解释:

  • 旋转角度,单位是°,此处旋转4圈半,Angle=360*4.5
  • 螺旋体沿z轴上升8.5mm,Height=8.5
  • 螺旋体的螺旋半径不变,Radius ratio=1.0
  • 螺旋体的导体直径不变,Tape angle=0
  • 螺旋体不使用多边结构拟合,Segments per turn=0

2.5 创建另一个圆柱

2.6 设置频率、背景和边界

设置需要观察的频率范围,这里选择DC到10MHz

2.7 选择RLC求解器

Partial RLC Solver 可以用于计算等效电路参数,电感、电阻和电容。该求解器基于频域求解器,其宽带提取基于其快速降阶模型方法。

Partial RLC Solver的输出包括:

  • 电阻和电感(与节点对关联;频率相关)
  • 电容(与RLC节点关联,可能还包括其他创建的节点;频率相关)
  • 可选:预定义频率下的RLC网络(SPICE netlist)
  • 可选:在整个频带上有效的宽带模型(SPICE netlist)

2.8 设置端口

选择面,设置 RLC Node。

同理,在另一个圆柱的面上也设置同样的端口,设置完毕,应该是这样子的:

2.9 配置求解器

到此,配置完毕,单击 Start 便可求解。

3. 仿真结果

启动求解后,可以看到查看网格划分,仿真进度:

仿真结束,得到一下结果: 

此电感约为0.265uH。

查看消息框,可以看到一个警告:

Due to material model limitations: Skin effect possibly inaccurate above 2.84225e+06 Hz. This might lead to inaccurate partial resistance results. For better accuracy, increase the mesh density in conductors.

这是由于我们的模型网格划分不够密,这个问题不要紧,先忽略。

4. 总结

通过一个实际的例子(空心电感器),回顾CST软件在创建和仿真三维的螺旋结构方面的基本操作,并借助RLC求解器进行电感量的计算。

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