EMA3D Charge

Ansys EMA3D Charge используется для анализа явлений электрического заряда и разряда. Используются нестационарные решатели во временной области для моделирования электрической дуги в воздухе, поверхностного и объемного заряда, переноса частиц и пробоя диэлектрика. EMA3D Charge помогает инженерам оценивать и управлять рисками, связанными с чрезмерным накоплением заряда в вашей системе, что может привести к деградации материалов, возникновению дуги и электромагнитным помехам (EMI) в средах с сильным электромагнитным излучением или высоковольтных системах. Пользовательский интерфейс EMA3D Charge базируется на передовом графическом редакторе ANSYS SpaceClaim и позволяет быстро готовить геометрическую модель для расчета, назначать свойства материалов, определять среды, подготавливать сеточную модель, запускать вычисления и обрабатывать полученные результаты.

4 основные задачи для EMA3D Charge:

Такие нежелательные эффекты как электромагнитное излучение EMI и ухудшение качества материалов очень сложно предсказать, поэтому необходим точный анализ распределения заряда для определения, когда, где и как возникнет пробой с возникновением электрической дуги.
Прогнозирование накопления заряда на спутниках и космических платформах. Эта сложная задача требует глубоких знаний в области физики плазмы и материалов.
Случаи разряда могут вывести из строя спутники, а так как испытания в космосе практически невозможны, эти события возможно воспроизвести на этапе проектирования.
Моделирование последствий электростатических разрядов в воздухе и твёрдых диэлектриках, для чего исторически требовалось множество сложных инструментов моделирования с крутыми кривыми обучения. что исторически требует многочисленных и сложных инструментов моделирования.

Основные 4 операции в работе с EMA3D Charge:

Точный прогноз электростатического заряда космического корабля для обхода необратимых отказов достигается при связке программ моделирования EMA3D Charge и AGI STK.
Изучение влияния электростатического разряда (ESD) в воздухе или твердых телах на устройства
Эффективное моделирование сложной электрической дуги с помощью оптимизированных сеточных генераторов и налаженных рабочих процессов.
Подготовка для расчета геометрических CAD моделей, построение сеточных моделей, анализ и визуализация всех эффектов зарядки и разрядки в одном оптимизированном рабочем процессе, интегрированном в Ansys SpaceClaim.

Поверхностное перекрытие — РСВ

Форма тока электрической дуги — EMI тест

ANSYS EMA3D Charge решает многочисленные проблемы, связанные с зарядом и разрядом:

Внутренняя зарядка и ESD в твердых диэлектриках - интеграция с STK

Распределение поверхностного заряда на поверхности спутника

Пробой воздуха в высоковольтных системах основан на использовании метода конечных разностей во временной области и модуля нелинейного химического анализа воздуха для моделирования дуги при различной плотности и влажности воздуха.
Поверхностный заряд в плазменных средах с низкой и высокой энергией, а также за счет трибоэлектрификации моделируется с использованием высокооптимизированных решателей уравнения баланса заряда.
Внутренняя зарядка твердых материалов потоками высокоэнергетических частиц использует сочетание метода трехмерного источника переноса частиц и полноволнового электромагнитного метода конечных элементов (FEM).
Моделирование связанной зарядки использует решатель уравнений баланса зарядов, метода конечных элементов и инструмента трехмерного переноса частиц для самосогласованного решения трехмерных электрических полей, возникающих в результате задачи поверхностной зарядки.
Пробой диэлектрика в твердых диэлектрических материалах возникает, когда локальные поля превышают электрическую прочность данного материала. Моделируется эффект с использованием связи источника трехмерных частиц FEM и модели стохастического дерева.

Что отличает ANSYS EMA3D Charge?

Моделирование дугового разряда подтверждено практическим опытом и текущими отраслевыми стандартами, такими как IEP 61000.
EMA3D Charge способен точно моделировать формы тока, генерируемые сложной физикой электростатических разрядов, для решения задач электромагнитных помех EMI.
Программное обеспечение объединяет трехмерный перенос частиц с другим моделированием переходных процессов, например, полноволновым FEM моделированием электромагнитных волн в твердых телах.
Уникальная интеграция с AGI STK-SEET помогает справиться с рисками зарядки в изменяющихся во времени плазменных средах, возникающих при орбитальных перемещениях или на высокоэллиптических орбитах.
EMA3D Charge может согласованно сочетать численные методы для решения сложных задач зарядки.
Программное обеспечение может выполнять анализ зарядки и разрядки для CAD дизайнов в едином рабочем процессе.

Возможности

Нелинейная химия воздуха: Создание и уничтожение носителей заряда при образовании дуги в воздухе различной плотности и влажности.
Зарядка материала: Оценка накопления заряда в результате трения, электростатической индукции, контактной зарядки, солнечного освещения и взаимодействия плазмы в любых материалах с помощью сеточных генераторов и физических решателей Ansys EMA3D Charge.
3D перенос частиц: Отслеживание электронов, фотонов, протонов и т. д. и моделирование их взаимодействия с объемными материалами. Подключение источника переноса частиц к FEM обеспечивает эффективный метод отслеживания изменений плотности заряда и электрических полей. В свою очередь, эти локальные поля будут влиять на траектории частиц в более позднее время моделирования.
Ближайшие соседние приближения и итерационные решения: Рабочий процесс моделирования заряда на поверхности оптимизирован, используя решения приближенные уравнений баланса заряда, которые сокращают время и ресурсы вычислений.
Аналитический изменяемый источник напряжения и тока: Используется изменяющиеся во времени источники тока и напряжения в качестве граничных условий для внутренней или поверхностной зарядки для решения задачи статики атмосферных осадков, трибоэлектрической зарядки и т. д.
Самосогласованное соединение решателей: Моделирование сложной физики зарядки с сочетанием процессов внутренней и поверхностной зарядки, такие как влияние шлейфов или частиц высокой энергии на зарядку поверхностей материалов.
Изменяющаяся во времени плазменная среда: Для плазменных сред как с высокой, так и с низкой энергией возможность определить изменяющиеся во времени параметры для отслеживания последующих эффектов зарядки
Радиационная стойкость: Легкая реализация радиационной защиты. Проверка влияния свойств материалов на требуемую радиационную стойкость
Полноволновое решение в FDTD и FEM: С помощью решений во временной области, предлагаемых в Ansys EMA3D Charge, возможно определять электромагнитные поля во всем частотном спектре для обеспечения точного решения для меняющихся во времени начальных условий.
Моделирование частиц в ячейке: Определение влияния локальных электромагнитных полей на плазменную среду, окружающую CAD-модель, для точного прогнозирования индуцированных поверхностных токов.