Скачиваний:
14
Добавлен:
14.06.2022
Размер:
1.42 Mб
Скачать

Advanced chapters of theoretical electro-engineering.

SPbTU, IE, Prof. A.G. Kalimov 2022

1

Lecture 8

Numerical Methods of the

Electromagnetic Field

Modeling

2

Classification of the numerical methods

3

Classification of the problems

Electromagnetic fields

 

 

Static problems

 

Quasi-static problems

 

High frequency

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Magnetic

 

 

Electric

 

 

 

 

 

 

 

field

 

 

 

field

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Conducting

 

 

 

 

Free space

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Current in the

 

 

 

 

medium

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

conducting

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

media

 

 

 

 

 

 

 

 

4

Classification of the methods

Methods of the Electromagnetic

field computation

 

 

Differential

 

 

 

Integral

 

Hybrid

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Finite

 

 

Finite

 

 

 

 

 

 

differences

 

 

elements

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Finite volumes

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Integro-

 

 

 

 

 

Method of

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

differential

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

moments

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Boundary equations

5

Method of moments

6

Method of moments

 

 

H Hc Hm

 

 

H Hm Hc

J

M

 

 

H B

B 0 H 0 M

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

H 0 H 0 M

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

- Domain occupied by magnetized material.

 

 

 

r

 

 

 

M ( r 1)H

H 0 H 0 M

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Hm Hc

 

 

 

r 1

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Method of moments

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (r ) (r

r )

 

 

 

 

 

 

 

Um (r )

 

 

 

 

 

 

 

3

 

d m

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

J

 

 

 

 

Hm Um

 

 

 

 

 

 

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

H m (r )

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

d m

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

m

 

 

 

m

 

 

r

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

- Domain occupied by magnetized material.

8

Integral equation of magnetostatics

J

M

Bio-Savart Law

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

m

 

J (r )

(r

r )

 

 

Hc (r )

 

 

 

 

 

 

 

 

d c

 

 

 

 

 

 

 

3

 

c

 

4

 

 

 

 

 

 

c

 

r

r

 

 

 

m - Magnetized domain.

 

 

 

 

 

 

 

M (r )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (r ) (r

 

 

 

 

 

 

 

3

r 1

4

 

 

 

m

 

r

r

 

 

 

 

 

r )

 

d m Hc (r )

Main variable– magnetization vector.

9

Discretization of the problem domain

Usual basic elements:

Tetrahedrons;

Prisms;

Parallelepipeds.

Shape:

10