【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机仿真领域，具体涉及基于有限体积法的高频电磁场仿真方法、系统及计算机。
技术介绍
1、高频电磁场是指在频率范围较高的电磁波中所表现出的电场和磁场的变化，其频率通常在1mhz以上。高频电磁场在现代科学和技术中发挥着关键作用，涵盖了广泛的应用领域，包括通信、微波技术、射频电子、雷达系统等。在高频电磁场领域，特殊电机的设计和优化也具有重要性。例如，在微波通信和雷达系统中，驱动器电机和定向天线电机的应用非常常见。这些电机控制着天线的定向性和扫描性能，对于确保通信和雷达系统的目标追踪和数据传输至关重要。为了设计和优化这些特殊电机以及其他高频电磁场应用，工程师需要使用电磁场仿真软件。这些软件允许工程师模拟电磁场中的复杂现象，包括电流分布、磁场分布、电磁耦合等。通过仿真，工程师可以预测电机性能、改进设计并减少原型制造和测试的成本。
2、目前市场上主流的高频电磁场仿真软件有ansys hfss、cst studio suite、keysight advanced design system等。这些软件可以较好的对电机进行仿真与优化，但也仍存在许多不足。以ansys hfss为例，该软件的计算精度较高，但是计算速度一般，稳定性较差，遇到复杂模型时易出现卡死、数据丢失的现象。此外，ansys hfss是基于有限元法（finite element method，fem）对电磁场问题进行离散化和求解，计算时会生成大量的自由度，对计算资源要求较高。因此，如何设计离散和求解电磁场问题的方法，使得在保持计算精度的同时提高计算速度和
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供基于有限体积法的高频电磁场仿真方法、系统及计算机，可以高效、准确的完成高频电磁场仿真。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，包括以下步骤：
3、s1，构建电机模型，并将所述电机模型进行网格划分；
4、s2，在高频电磁场下，基于有限体积法在网格划分后的所述电机模型中进行高频电磁场的求解，得到参与高频电磁场计算的参数；其中，参与高频电磁场计算的参数包括电流密度计算参数以及感应电场计算参数；
5、s3，基于电机理论，根据参与高频电磁场计算的参数计算出电机核心参数，完成电机在高频电磁场下的仿真。
6、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
7、进一步，高频电磁场求解的核心公式为：
8、；
9、其中，为不同材料的磁导率，为向量微分算子，为向量势，表示电流密度，表示电机内部硅钢片的磁导率，表示感应电场。
10、进一步，在所述s2中，基于有限体积法在网格划分后的所述电机模型中进行高频电磁场的求解，具体包括：
11、将所述电机模型中的网格作为一系列的控制体积，并为每个所述控制体积分配一个对应的节点；
12、构建守恒型的控制方程，将所述控制方程在每个所述控制体积上做积分，得到离散后的关于每个所述节点的未知量的代数方程组；
13、求解离散后的关于每个所述节点的未知量的代数方程组，得到每个所述节点的未知量的值；其中，所有所述节点的未知量的值即为参与高频电磁场计算的参数。
14、进一步，构建守恒型的控制方程的具体过程为：
15、将守恒定律用偏微分方程表示；
16、基于所述微分方程获取每个所述控制体积的体积积分方程；
17、基于体积平均法和散度定理对所述体积积分方程进行处理，得到守恒型的控制方程。
18、进一步，所述体积积分方程表达为：状态向量积分项加上通量张量积分项等于零；
19、基于体积平均法和散度定理对所述体积积分方程进行处理具体为：
20、对所述态向量积分项进行积分处理以获得体积平均项；
21、使用散度定理对所述通量张量积分项进行处理，得到通量张量散度项；
22、将所述体积平均项与所述通量张量散度项进行加法运算，得到所述控制方程。
23、进一步，将守恒型的控制方程在每个所述控制体积上做积分具体为：采用高斯方法与线性插值方法将守恒型的控制方程在每个所述控制体积上做积分。
24、进一步，求解离散后的关于每个所述节点的未知量的代数方程组所采用的方法为共轭梯度法。
25、进一步，在所述s3之后还包括：
26、s4，根据所述电机核心参数自动生成仿真报告并输出。
27、在上述基于有限体积法的低频电磁场仿真方法的基础上，本专利技术还提供基于有限体积法的低频电磁场仿真系统。
28、基于有限体积法的高频电磁场仿真系统，包括以下模块：
29、建模及网格划分模块，其用于构建电机模型，并将所述电机模型进行网格划分；
30、有限体积法分析模块，其用于在高频电磁场下，基于有限体积法在网格划分后的所述电机模型中进行高频电磁场的求解，得到参与高频电磁场计算的参数；其中，参与高频电磁场计算的参数包括电流密度计算参数以及感应电场计算参数；
31、电机理论计算模块，其用于基于电机理论，根据参与高频电磁场计算的参数计算出电机核心参数，完成电机在高频电磁场下的仿真。
32、在上述基于有限体积法的低频电磁场仿真方法的基础上，本专利技术还提供计算机。
33、计算机，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如上述所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法。
34、本专利技术的有益效果是：本专利技术是基于有限体积法的高频电磁场仿真方法、系统及计算机,可以高效准确的进行高频电磁场仿真，特别是针对电机仿真与设计领域具有优越性；有限体积法是将计算区域划分为一系列控制体积，将待解微分方程对每一个控制体积积分得出离散方程；用有限体积法导出的离散方程可以保证具有守恒特性，而且离散方程系数物理意义明确，计算量相对较小。
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1.基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，高频电磁场求解的核心公式为：
3.根据权利要求1所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，在所述S2中，基于有限体积法在网格划分后的所述电机模型中进行高频电磁场的求解，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，构建守恒型的控制方程的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，所述体积积分方程表达为：状态向量积分项加上通量张量积分项等于零；
6.根据权利要求3所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，将守恒型的控制方程在每个所述控制体积上做积分具体为：采用高斯方法与线性插值方法将守恒型的控制方程在每个所述控制体积上做积分。
7.根据权利要求3所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，求解离散后的关于每个所述节点的未知量的代数方程组所采用的方法为共轭梯度法。
8.根据权利要求1至7任一项所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，在所述S3之后还包括：
9.基于有限体积法的高频电磁场仿真系统，其特征在于，包括以下模块：
10.计算机，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法。
...【技术特征摘要】
1.基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，高频电磁场求解的核心公式为：
3.根据权利要求1所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，在所述s2中，基于有限体积法在网格划分后的所述电机模型中进行高频电磁场的求解，具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，构建守恒型的控制方程的具体过程为：
5.根据权利要求4所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方法，其特征在于，所述体积积分方程表达为：状态向量积分项加上通量张量积分项等于零；
6.根据权利要求3所述的基于有限体积法的高频电磁场仿真方...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴作柱，周鹏，李庆旭，林建军，鲍科兵，
申请(专利权)人：浙江电驱动创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：
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