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IES：先进的电磁仿真分析软件软件介绍与案例北京天源博通科技有限公司2006年3月提纲公司背景产品介绍技术优势案例分析公司背景我们为什么要用IESIES公司历史IES公司地理位置我们为什么要使用IES节省原型设计时间，避免过多的实物实验，节约成本。相对于其它电磁场计算软件，IES计算速度很快。可以很方便的优化产品、设计产品。功能强大、全面，拥有很多其它软件所没有的重要功能。我们为什么要使用IESIES低频软件主要采用的算法是BEM（边界元法）。为了提高软件的灵活性与效率，后来又引入了混合元法，即边界元与有限元相结合的算法。IES的高频模块采用了MOM（矩量法）+PO（物理光学理论）的混合算法和FEM（有限元法），全面解决了高频电磁分析问题，尤其是对于电大尺寸问题分析非常有效。这样的算法给我们带来的好处如下：•软件计算速度高•软件的工程适用范围广•软件仿真结果有很高的精确性公司历史公司的第一个产品是Electro----一个二维静电场求解软件。IES创建于1984，PresidentDr.BulentYildirandTechnicalDirectorMr.BruceKlimpke.公司历史IES后来的产品:•低频静电场仿真软件（Coulomb）•低频静磁场仿真软件(AmperesMagneto)•涡旋电流仿真软件(OerstedFaraday)•微粒运动轨迹仿真软件(Lorentz2DLorentzEM)•热分析软件(KelvinCelsius)•结构分析软件(Elasto)•高频电磁场仿真软件(Singula)公司地理位置IES总部位于加拿大Winnipeg.同时也是研发部的所在地。Winnipeg是一个中型城市，约有65万人口。在东西走向上位于加拿大的中心。距离多伦多约有2000公里的距离，距离渥太华有2300公里。公司地理位置产品介绍IES的算法及网格技术介绍产品说明产品系列软件应用IES的算法及网格技术介绍软件包算法网格高频Singula矩量法、物理光学法、有限元法一维网格、二维三角形网格、三维四面体网格低频、涡流、粒子与粒子束、结构、热分析二维软件包边界元法、有限元法、快速多极子算法一维网格、二维三角形网格、二维四边形网格三维软件包边界元法、有限元法、快速多极子算法一维网格、二维三角形网格、二维四边形网格、三维四面体网格、三维五面体（棱柱）网格、三维六面体网格产品说明从工程仿真过程角度来看，二者主要的模块有以下几个：建模模块(Modeling)边界、源与材料设置模块(Boundaries、SourcesandMaterialsAssign)求解设置模块（AnalysisSetup）网格剖分设置（MeshSetting）后处理模块(PostProcessing)优化模块(Parametric)产品说明从工程应用方面，软件分为两大模块：模型计算分析模块模型优化设计模块产品系列静电场与低频电场分析软件：用于分析电场，应用的领域从高压设备的静电应力分析到集成电路的特性描述。Electro(二维/旋转对称)Coulomb(三维)静磁与低频磁场分析软件：为磁场仿真方面的广阔应用提供了求解方法。典型应用包括电动机、螺线管和磁记录设备。Magneto(二维/旋转对称)Amperes(三维)产品系列辐射和散射：使辐射和散射分析变得容易起来。能够计算并显示天线辐射方向图和输入参数，雷达截面积(RCS)和吸收功率以及其他参数，并能直观地显示出来。Singula(三维)产品系列•涡电流和时谐场：对所有涡流和集肤效应明显的器件的特性给予彻底的观察。应用包括三相电动机、传感器、感应加热等等。。Oersted(二维/旋转对称)Faraday(三维)•粒子跟踪和波束分析：可以计算通过电场和磁场的带电粒子束或粒子束的轨迹。需要这种分析的应用领域有显示器(CRT’s)和粒子加速器的研究等等。Lorentz2D(二维/旋转对称)Lorentz3D(三维)产品系列•热场分析：用于分析电磁场中的温度。将电磁场与热功耗进行耦合求解。Kelvin(二维/旋转对称)Celsius(三维)•为使电磁场分析软件更加完备，IES公司还提供了结构分析软件，Elasto(二维/旋转对称或可忽略边缘效应的均匀模型)是全功能的结构软件包。软件应用低频与涡流电机、变压器、绝缘材料、绝缘子串、高压输电线、软磁材料、传感器、开关机柜、涡流加热、微电机系统、螺线管、磁记录设备、磁头、永磁体、磁力设备、继电器、感应电机、母线装置、机车等等高频天线、天线阵、波导、微带、谐振腔、微波电路、机箱机柜、电磁波吸收比率（SAR）、电磁散射、RCS、EMC/EMI等等粒子与粒子束电子枪、加速器、质谱仪、射线管、成像管、微通道板、冷阴极发射器、螺旋发射器等等耦合问题电磁与热耦合、电磁与应力耦合技术优势强大的建模功能灵活的网格剖分方式实用的快速多极子算法解决高频电大尺寸问题独有的非线性材料内电场分析优秀的设计手段——参数扫描智能的运算方式——批处理建模二维与三维的结合使用使得建模更加简单快捷Sweep作图方式——建立复杂的模型任何复杂模型在IES中都可建模可以从其它建模软件（如SolidWorks,ProEngineer和EDSI-Deas）中通过读取内存的方式将模型导入到IES中保证与其它软件顺利地协同工作自动修复错误使从其他建模软件中导入的模型可以正常使用网格剖分灵活！方便！快速！准确！边界元法与有限元法各有特点，互相补充。使用边界元法解决电磁分析问题能够大量的节省硬件资源，并且能够很好的解决有限元法难以解决的大长宽比问题、大曲面问题、开放区域问题等等，由于边界元法是积分方程法，积分的使用也会大大提高算法的计算精度，在电磁场突变点也有比有限元更加灵活的处理手段。但是边界元法与有限元法相比较也有一些缺点，例如边界元法所产生的矩阵是一个满阵，对于同一个模型，边界元法的网格比有限元少，但是边界元法解矩阵的过程可能比有限元还要慢，并且边界元法还不利于处理多层介质。因此IES把这两种方法综合在了一起，这样就能够更快更精确地求解每一个电磁分析问题。网格剖分边界元法边界元法是IES产品的特色。采用这样的算法意味着我们在求解过程中不必再去关心空间区域的情况，只需按照等效原理计算边界上的等效源分布即可。这样就只需在模型的边界上剖分网格，这样就大大降低了计算量。网格剖分有限元法有限元法是一种很成功的算法。在这种算法的基础上，各种各样的以求解偏微分方程为目的的软件层出不穷。这种方法意味着将空间剖分为许多小区域，在每一个小区域内求解电磁场。理论上讲，这样的算法可以求解任何模型。但是计算量太大，往往因为计算机资源的限制而无法实现。网格剖分混合元法混合元法是IES的又一创举。采用这样的方法能够弥补有限元法与边界元法的不足，更加准确快速地求解模型。实用的快速多极子算法IES为了解决边界元法解矩阵困难的问题，专门引进了快速多极子算法。所谓的快速多极子算法是一种专门用于边界元、矩量法等积分方程法的快速计算方法。由于边界元法产生的矩阵是一个满阵，这样在矩阵求逆的过程中，就会十分困难。对于同样的模型，其求解速度在某些情况下甚至会比有限元还要慢。为了解决此问题，近年来，学术界提出了这种革命性的快速算法，IES及时将这种理论运用到工程计算软件中，因而使IES求解器远远领先于其他同类软件。运用了这种快速算法之后，边界元法的求解速度大大增加。解决复杂电磁计算问题IES的高频模块Singula采用了矩量法和物理光学法以及有限元法，这就为解决复杂电磁问题奠定了基础。例如电大尺寸问题，针对飞行器、轮船、汽车的RCS问题，机舱、驾驶舱的电磁环境分析问题、天线装机问题等等，采用矩量法与物理光学法就可以解决这类问题。非线性材料内的电场计算IES不仅能够分析自由空间与线性材料内的静态电场与准静态电场，而且能够分析非线性材料内的静态与准静态电场。这是其它众多低频场软件所没有的功能。这一功能在IES软件中不仅仅运算速度快，而且计算准确，是工程师难得的仿真分析助手。参数扫描可以进行各种各样的参数扫描计算，计算速度快，设置方便。是设计的好方法！当你碰到以下情况时，可以用参数扫描。•不知道某一个器件的位置或角度•不知道某一个边界或体上的电荷或电压值•不知道某种材料的确切参数•……通过参数扫描，就可以得到准确的设计参数！！！批处理提供批处理功能，使用户能够在确保某一组工程设置准确无误的情况下，自动连续地处理一组电磁仿真。当你碰到以下情况时，可以用批处理方式。•有一组类似的仿真。•仿真时间太长。•可通过设置批处理文件来完成每次仿真的启动。•……设置好之后，就不必管它了，由它慢慢算吧！！！案例高压交流输电线的仿真分析高压交流输电线的仿真分析这个模型是一段三相交流电的传输线，频率为50Hz，相邻传输线距离约为0.17米。旋转式电机模型外观磁矢位分布绝缘子分析机器人清扫绝缘子绝缘子串机箱屏蔽分析模型外观电场分布云图微发电机（简谐振动问题）模型外观感生电动势电感器模型外观饱和电流曲线绝缘材料分析模型外观电势云图磁头模型外观磁感应强度云图E面方向耦合器IEEEMTT96Nov,p2089模型外观电子枪（二次发射）模型外观截面电场分布云图电子枪（二次发射）一次发射二次发射天线分析IEEEAP91Dec,p1691微带天线端口S11参数六端口波导连接器天线罩问题模型外观左旋圆极化电场分布卫星RCS计算NASATM4613模型外观8GHz卫星RCS问题飞机RCS问题机身长37米，翼展20米。计算频率：1G发动机RCS问题Freq:6GHz微波加热问题IES：先进的电磁仿真分析软件欢迎大家提问！！！