電磁仿真的普遍化是一個熱門話題，它允許設計人員在設計過程的早期利用仿真的強大功能。3D仿真工具非常強大，允許您分析甚至復雜系統(tǒng)的電磁性能，但它們具有學習曲線，需要一些經(jīng)驗才能有效使用。這就是達索系統(tǒng) SIMULIA 的普遍理念發(fā)揮作用的地方，借助 3D EXPERIENCE 平臺的CST軟件，我們能夠生成基于 Web 的儀表板，隱藏電磁仿真設置的復雜性，并允許設計人員獲得預定義用例的可靠結(jié)果。

圖 1：CST 演播室套件?中的電纜仿真模型

通常，仿真工程師將設置電磁仿真模型并確保所有仿真設置正確。然后，他們將構(gòu)建一個儀表板來與模擬模型交互，并將此儀表板發(fā)布給想要運行此仿真的同事（應用：“流程體驗工作室”）。

在本例中，我們選擇了電纜串擾的電磁仿真作為演示模型。模擬是在CST軟件中設置的。它由兩條電纜組成：一條輸入和一條接收。電纜之間的距離、侵略者的長度和侵略者的終止是參數(shù)化的。感興趣的結(jié)果定義為受害電纜末端的串擾。我們計算以伏特為單位的串擾最大值以及最高串擾發(fā)生的頻率。對于輸入?yún)?shù)，儀表板上將使用簡單的滑塊。

儀表板提供了兩種獲取模擬結(jié)果的方法：

1. 模型的直接模擬：模擬模型將直接運行（在云端或本地），仿真結(jié)果顯示在瀏覽器中。這是最準確的方法，因為使用給定的輸入?yún)?shù)執(zhí)行仿真。

2. 近似模型：這是一種非?？焖俚膱?zhí)行類型，因為它不需要您執(zhí)行模擬。我們首先在仿真模型上運行DOE（實驗設計），然后從中生成近似值。

近似值的生成是使用應用程序“模擬過程編輯器”執(zhí)行的。它是一種設計空間探索類型的模擬，其中根據(jù)算法（全因子）選擇輸入?yún)?shù)，并使用徑向基函數(shù)擬合生成的結(jié)果（結(jié)果分析應用程序提供不同的方法來擬合結(jié)果）。生成近似值后，可以通過儀表板保存和評估，只需幾秒鐘。

圖 3：在仿真過程編輯器中設置 DOE

我們在生成近似值時遇到的問題之一是輸出結(jié)果的行為不同。對于串擾的最大值，近似效果很好。但是，對于發(fā)生最大串擾的頻率，近似值并不準確。原因是數(shù)據(jù)的行為方式：最大串擾是一個平滑函數(shù)，但最大串擾的頻率不是。對于某些參數(shù)值，最大串擾位于我們定義的頻帶內(nèi)，對于其他參數(shù)值，最大串擾位于頻帶的上限。這會導致非平滑行為，徑向基函數(shù)不能很好地近似。

圖 4：預測模型的準確性。左：對最大串擾的出色預測。右：對觀察到最大串擾的最大頻率的預測不佳。

為了解決這個問題，我們決定首先計算多個頻率樣本（100）的近似值，并從近似值中提取串擾發(fā)生的頻率。這在數(shù)值上更加穩(wěn)定，并提供可靠的結(jié)果。它還允許繪制完整的近似頻譜，而不僅僅是最大值出現(xiàn)的頻率。在如此多的采樣點生成近似模型是使用 python 腳本自動化的。

這是過程編輯器的優(yōu)點，它允許您插入自己的后處理，例如通過Python和Excel等。完成此操作后，我們有一個非常易于使用的非常好的模擬儀表板。此外，我們還添加了一項功能，可以從仿真模型生成圖像，以告知用戶他們實際仿真的內(nèi)容。

借助CST軟件的強大功能，我們可以為設計人員提供電磁仿真，讓他們在設計階段的早期做出更明智的決策。