А чем бы посчитать медленно меняющиеся ЭМ-поля?

Ну это задача статики, там будет эллиптическое уравнение, FEM или XFEM и здоровая СЛАУ. Ваш К.О.:-)

Наверняка всякие ансисы такое умеют, только они денег стоят.

А чем бы посчитать

Ansys HFSS ©.
Remcom ©.
QuickWave ©.
COMSOL Multiphysics ©.

Есть ли свободный софт

Самодельно адаптированные под задачу методы конечных элементов и конечных разностей можно использовать свободно и забесплатно :)

это задача статики

Ну можно и согласиться, но только в нулевом приближении, т.к. волн-то не будет.

ТС, самый распространённый алгоритм тут (кмк) – FDTD (и классический учебник по нему – Taflove), эту аббревиатуру и вбивай в поиск. Свободная реализация – OpenEMS. Смотрел, но реально не юзал.

https://fenicsproject.org/pub/tutorial/html/._ftut1015.html

fenicsproject.org

Ты сам-то понимаешь чего советуешь? Есть личный опыт в предметной области? Твоя ссылка – на статику. Уравнения Максвелла (в общем виде, чтобы волны видеть) этот софт, как я понял, не решает.

Есть личный опыт в предметной области?

Нет, в электромагнитных полях опыта нет.

Уравнения Максвелла (в общем виде, чтобы волны видеть) этот софт, как я понял, не решает.

Этот софт является набором FEM библиотек. Если можно применить FEM к уравнениям ТСа, то можно использовать FEniCS. Дискретизировать по времени можно и руками.

FDTD

Это же для полноценных ЭМ волн, мне-то совсем не это нужно. Я хочу что-то вроде фурье-образа индуцированных полей от индуктора, работающего на фиксированной частоте (с учётом магнитопровода и геометрии). Частота, например 10мГц (т.е. длина волны метры), а размер системы сантиметры. Там же, как я понимаю, что нельзя просто так посчитать статичное поле и продифференцировать его по времени? Из-за гистерезиса в магнитопроводе должна фаза должна сдвигаться?

на фиксированной частоте

Я не знаю алгоритма который является (очень) простым из-за заточенности под фиксированную частоту. Но я вообще мало чего знаю. Я использовал другой алгоритм. Ребята в соседнем отделе развивали FDTD. И у нас не было ферромагнетиков.

Но да, если это именно волна, синусоидальная, и без материалов с гистерезисом, то выбор алгоритмов будет больше. Феникс рассчитывает волноводы.

нельзя просто так посчитать статичное поле и продифференцировать его по времени?

А, вот что имел ввиду AntonI. Да не, мне кажется вполне можно так делать – судя по тому что примерно так FDTD интегрируется с классическими электронными компонентами, где токи-напряжения (т.е. «статика» по меркам скорости света). Но какие там подводные камни могут быть – без понятия.

фаза должна сдвигаться?

Только не только фаза, но амплитуда тоже изменится. И вся форма петли должна в итоге влиять, надо будет весь период рассчитывать.

Но вообще я бы не умничал, а взял бы всё готовое. Всё просто только в школе и на первом курсе.

Только не только фаза, но амплитуда тоже изменится. И вся форма петли должна в итоге влиять, надо будет весь период рассчитывать.

Амплитуда да, знаю, даже мерял как себя ведёт она в конекретном девайсе. А с фазой у меня пока не понятки. Т.е. да, понятно, что из-за железки там нелинейности полезут, и, видимо, нужно полный период считать. Но, может, можно в фурье по времени-то разложить что бы гармоники были независимыми. По крайней мере, например, в случае малой амплитуды переменного поля, когда площадь петли никакая. Или, тут действительно только в лоб считать?

Но вообще я бы не умничал, а взял бы всё готовое. Всё просто только в школе и на первом курсе.

Да чтобы взять, нужно сначала понять что брать.

FDTD имеет смыл если длина волны меньше размера системы. В описанном ТС случае это задача статики, если длина волны много больше размера системы то время установления решения много меньше чем время прохождения светом системы.

Волны будут за счёт гранусловий/источников.

Это называется уравнение Гельмгольца ЕМНИП. Оно комплексное эллиптическое, решается через FEM или XFEM.

Это полезно сделать самому, с Вашим уровнем много времени не займет - собирается как конструктор из готовых блоков. Власов-Максвелл гораздо сложнее:-)

Нужен генератор сетки + решатель СЛАУ + руками пишется сборка матриц жесткости.

можно в фурье по времени-то разложить что бы гармоники были независимыми.

Не понял этого.

Мне представлялось так, если «сами делаем». Пишем уравнения, и думаем про калибровку, возможно можно положить скалярный потенциал = 0. Считаем вект. потенциал для магнитостатики (можно фениксом, как по ссылке аквадона) для нескольких (многих) значений токов, по периоду. Для текущего значения тока берём намагниченность по графику гистерезиса для поля от предыдущего шага. Электрическое поле E=-dA/dt (если скал. пот=0). Фурьируем, если хочется/нужно.

Думать о деталях не хочу :)

Да чтобы взять, нужно сначала понять что брать.

Ищем софт, и для каждого кандидата – тьюториал, в котором рассмотрена близкая нам задача (т.е. с железкой). Смотрим как решали умные люди, и решаем так же.

Если тьюториал не находится, видимо нет поддержки ферромагнетика в реализации алгоритма. Читаем учебник (Тафлова), чтобы добавить её (шучу: этим должны заниматься специалисты, а не мы с тобой). Плюём, и юзаем коммерческий софт, там по фичам обычно всё богато.

Мне по формулировке задачи она на одного кажется неподъемной. Ну, по крайней мере в моей области (да, МГД чуть сложнее на два уравнения) тонкостей в разных аспектах столько … в результате программы для научных проблем, т.е. простая прямоугольная или сферическая геометрия, простые явления и тому подобное, пишут целые коллективы, обновляя и полируя методы годами. Причем тонкости как и в численных методах, так и в нижележащей физике.

А здесь поди и геометрия/объем специальной формы, и всё такое.

Я за спец софт (какой - не знаю).

Мне по формулировке задачи она на одного кажется неподъемной.

Зависит от того кто этот один;-)

Я знаю дофига случаев когда человек в одно лицо за относительно сжатые сроки писал вполне годный софт для актуальной задачи - был бы человек грамотный (ТС грамотный) и интерес.

Конечно еще более дофига случаев когда человек сливал задачу, пусть даже это был диплом и был науч.рук. который мог все разжевать. Но это как раз следствие отсутствия интереса.

В данной задаче меня конечно смущает ферромагнетик с гистерезисом. Как бы она не оказалась нелинейной… надо литературу читать. А начать можно таки с задачи статики, по FEM литературы вагон, на самом деле это очень простой метод.

https://www.math.hu-berlin.de/~cc/cc_homepage/software/software.shtml

там правда другая сист.уравнений, но идеология та же

А здесь поди и геометрия/объем специальной формы, и всё такое.

netgen это все умеет.

Не понял этого.

https://www.thefouriertransform.com/applications/derivative.gif же, в том плане, что производные по времени исчезают и получается что каждую гармонику можно считать отдельно, т.е. эффективная размерность системы понижается в вычислительном смысле.

Я боюсь что за счет ферромагнетика это нелинейная задача и так не прокатит (точно не скажу). Но в любом случае:

1. для низких частот должна быть неявная схема.

2. скорее всего геометрия сложная, с учетом п.1. это однозначно FEM/XFEM

3. значит в первую очередь надо сделать задачу статики, а потом натянуть на нее динамику (какой нить метод Ньютона и итерирование до сходимости). Либо сделать Гельмгольца, если нелинейность не критична.

Я бы сам поучаствовал, но до конца марта у меня завал;-(

FDTD имеет смыл если длина волны меньше размера системы.

Для если больше – тоже. Блютус антенны на платах – пара сантиметров, а длина волны 12см.

Но когда отличие в 500 раз, да, не нужно. Но если не хочешь приключений – можно юзать как готовый софт.

Волны будут за счёт гранусловий/источников.

Для ТСа: я этого не понял. Если хочешь, спрашивай об этом у AntonI сам.

Блютус антенны на платах – пара сантиметров, а длина волны 12см.

А показатель преломления у материала антенны какой?;-)

можно юзать как готовый софт.

Можно, только считать будет оооочень долго. Особенно на сложной геометрии, где важно разрешение границ раздела с сильными скачками параметров, границы не ортогональны осям координат, значит надо искать свободный софт где нормально сделано субпиксельное сглаживание. Иначе придется брать очень мелкую сетку.

Вообще, для ТС - Вы знаете к кому обратится;-) Я сам не большой спец по ЭМИ, но коллеги мои в этом очень даже разбираются.

derivative.gif

Ну я в курсе этого свойства фурье, и? Я не понял дальнейшего твоего алгоритма действий. Поэтому я написал своё видение твоих действий. Какие там будут гармоники – определится по итогу, когда просчитаешь все значения токов и профурьируешь.

показатель преломления у материала антенны какой?;-)

Если это шутка, то я её не понял. Это из оптики, там всё другое (скалярное поле).

…оооочень долго. Особенно …разрешение границ раздела с сильными скачками параметров, границы не ортогональны осям координат

Это я тоже не понял. ТС, спрашивай у AntonI сам если хочешь.

БТГ что-ли мастеришь?

Если это шутка, то я её не понял. Это из оптики, там всё другое (скалярное поле).

Бедный Максвелл вертится в гробу, Тафлов смотрит с недоумением.

Я по другому спрошу, скорость света в материале антенны какая? Ну или эпсилон и мю.

Это я тоже не понял.

Вы точно численным моделированием занимаетесь?

Я по другому спрошу, скорость света в материале антенны какая? Ну или эпсилон и мю.

Ох… Каков смысл ваших последних двух постов мне? Вы спорите с моим утверждением что FDTD используется для расчёта блютус антенн? Если вы что-то хотите сказать – говорите. Намекать вопросами мне что-либо не нужно, я сейчас в помощи не нуждаюсь.

По поводу излучения антенн: в Джэксоне металл считается идеальным (специально сейчас посмотрел). Никакого «показателя преломления» металла там и в помине нет. В волноводах тоже (разве что проводимость =скин-эффект используется для оценки потерь).

Вы точно численным моделированием занимаетесь?

Я не вам писал, а ТСу. Мне кажется, ему (и всем) будет полезно знать что я (и неважно кто я) ваши посты не понимаю.

PS.

скорость света в материале антенны какая?

И кстати вопрос сформулирован странно (мягко говоря): там же скин-эффект для типичных (радио) частот. Тем более свет – металлы непрозрачны.

Каков смысл ваших последних двух постов мне?

А каков смысл вот этого Вашего:

Это из оптики, там всё другое (скалярное поле).

Вы хотите этим сказать что волновая оптика это не про электромагнитное излучение а про какое то скалярное поле? Или хотите сказать что в металле там какое то скалярное поле, не то что в оптике?

Вы спорите с моим утверждением что FDTD используется для расчёта блютус антенн?

Нет, конечно не спорю. Что и как FDTD считает я в курсе. Я пытаюсь до Вас донести, что 12 см волна в вакууме при размере антенны 2см это совсем не тот случай когда «длина волны много больше размера системы». Я не спец по антеннам, но ЕМНИП антенна не просто железка. Как кстати толщина скин слоя зависит от частоты?

Тем более свет – металлы непрозрачны.

Вы сами себе противоречите. Или Вы не в курсе что свет это тоже электромагнитное излучение? У меня на окне пленка металлизированная от солнца наклеена, очень даже прозрачная штука.

Мне кажется, ему (и всем) будет полезно знать что я (и неважно кто я) ваши посты не понимаю.

Не уверен что это кого то тут волнует кроме меня и Вас. Да и меня то это волнует только потому что Вы будите во мне инстинкт преподавателя…

Никакого «показателя преломления» металла там и в помине нет.
Тем более свет – металлы непрозрачны.

Металлооптика ©.

А, я понял к чему AntonI клонил когда «подсказывал» мне! :) Типа «скорость света в материале антенны какая?».

Он полагает что проводник – как диэлектрик, в толще которого могут распространяться (без затухания) волны. Что показатель преломления металла уменьшает скорость света и соответственно длину волны, и сделает её меньше размера антенны. Тогда это и подтвердило бы его утверждение «FDTD имеет смыл если длина волны меньше размера системы», даже и для не укладывающегося в это утверждение случая симуляции блютус антенн. И указало бы на моё заблуждение в трактовке моего контрпримера.

Теперь всё сходится. И «антенна не просто железка» понятно. Теперь я его понял, хахаха :)

«Подсказывал», но не сформулировал свой тезис явно. Почему? Могут и на ошибку указать. Приятнее возомнить себя экзаменатором, дать «намёки» в виде наводящих вопросов, поязвить (про Максвелла в гробу, недоумение Тафлова). Хахаха.

Вот эту ссылку, или про скин-эффект – ему надо, а не мне :)

Вы хотите этим сказать… Или…

Вы сами себе противоречите.

Это если *опой читать писать не думая.

Я пытаюсь до Вас донести, что 12 см волна в вакууме при размере антенны 2см это совсем не тот случай когда «длина волны много больше размера системы».

Здесь (на лоре) это называется «переобуться в прыжке».

Вы будите во мне инстинкт преподавателя

Жаль что не желание открывать учебники.

Мдя… вопросов больше не имею. Всего хорошего.

Справедливости ради, я все же хочу заметить что в оптике (в т.ч. волновой) очень много где используется именно скалярное приближение. Т.е. такое, где векторы E и B волны не взаимодействуют. Они много где не взаимодействуют, например хоть в задачах дифракции и рассеяния, хотя при этом поляризацию или её изменение можно учитывать.

Я сходу наверное и не могу контр-пример привести… ну, возможно в каких-нибудь методах вычисления коэффициентов отражения от дифрешеток или вычислении поля вблизи непрозрачных экранов.

E и B взаимодействуют всегда согласно уравнениям Максвелла. Просто иногда они это делают тривиальным образом и можно рассматривать только E - но даже при этом E нифига не скалярное поле.

Иногда можно забить на поляризацию и работать только с интенсивностью излучения - интенсивность да, скаляр. Если известно направление распространения;-)

Ну а если у вас просто массив детекторов которые меряют что то скалярное… но, пардонте, причем тут тогда FDTD?!

Я сходу наверное и не могу контр-пример привести…

Классические примеры в кристаллооптике (анизотропная среда): Борн М., Вольф Э., Основы оптики, глава 14 ©.

Да обычное рассеяние Ми.

Мне больше всего доставляет какие волшебные свойства у Фурье оказывается - фигачишь им по векторному полю во временной области и получаешь скалярное поле в частотной области! Две медали Филдса для the1

А не напомните почту, кстати?