Ansoft 12在工程电磁场中的应用

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页数:359
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出版时间:2010-1
价格:55.00元
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isbn号码:9787508469843
丛书系列:
图书标签:
  • 电磁场
  • 电气
  • Ansoft
  • 803
  • Ansoft
  • HFSS
  • 电磁场
  • 工程电磁场
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  • 电磁仿真
  • 天线
  • 微波
  • 射频
  • EMC
  • 电磁兼容
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具体描述

《Ansoft12在工程电磁场中的应用》全面系统地介绍Ansoft Maxwell的使用。《Ansoft12在工程电磁场中的应用》分为三篇:第1篇为Ansoft的二维求解过程,介绍Ansoft 12的二维各求解器模块的基本知识和建模流程,在每个求解器模块的介绍中都按照功能和计算对象不同分成章节,并给出贴近工程实际的案例。第2篇介绍Ansoft Maxwell 12三维求解器的使用,同样在该部分中结合实际工程,给出各个三维求解器下的学习例程。上述两部分涉及到静磁场、静电场、交直流传导电场、瞬态电场、涡流场、瞬态磁场等基本电磁求解模块。第3篇针对RMxprt旋转电机分析专家系统,给出三相感应电机例程,从磁路的角度介绍电机专家系统的应用。《Ansoft12在工程电磁场中的应用》一改软件参考书的编写方式,所有模型均来自于实际工程,从模型建立、激励源施加、边界条件给定到后期的场图提取均围绕着实际工程模型。读者不但能够迅速掌握Ansoft Maxwell操作方法,而且能对具体的工程问题进行独立的分析。此外,《Ansoft12在工程电磁场中的应用》赠送模型和结果文件光盘,以最大限度地提高读者的学习效率。

《Ansoft12在工程电磁场中的应用》可作为理工科院校相关专业的高年级本科生、研究生学习Ansoft Maxwell的教材,也可作为广大工程技术人员和科研工作者使用Ansoft的参考书。

深入解析现代工程电磁场分析与仿真技术 本书旨在为读者提供一套全面、深入、且高度实用的现代工程电磁场分析与数值仿真技术基础框架。我们专注于电磁学理论在解决实际工程问题中的应用深度挖掘,特别关注那些对精度、效率和多物理场耦合有严苛要求的领域。全书结构精心设计,从基础理论的系统回顾,到前沿仿真方法的详细阐述,再到特定行业应用的案例剖析,力求构建一个完整的知识闭环。 第一部分:电磁场理论的现代重塑与计算基础 本部分首先对麦克斯韦方程组进行深入的物理意义解读与数学形式的严谨推导,超越传统教科书的概述层面。我们重点探讨在非均匀介质、时变条件下,以及考虑色散和吸收效应时,方程组如何被精确地转化为适用于数值计算的微分或积分形式。 1. 时域与频域电磁理论的辩证统一: 详细阐述傅里叶变换、拉普拉斯变换在电磁问题求解中的核心作用。讨论如何根据问题特性(瞬态响应、谐振分析、稳态分布)选择最合适的域进行建模。特别辟章分析了瞬态电磁场分析中,如何有效处理边界条件下的能量反射与吸收问题。 2. 计算电磁学的数学基础: 详尽介绍有限差分法(FDM)、有限元法(FEM)以及边界元法(BEM)的数学原理、网格划分策略和求解器的稳定性、收敛性判据。重点对比了这些方法在处理不同几何复杂度和材料非均匀性时的优劣。我们提供了详细的误差分析框架,包括截断误差、离散化误差和数值求解器自身的迭代误差来源。 3. 场源与边界条件的精细化处理: 深入研究理想导体、完美匹配层(PML)、吸收边界条件(ABC)的精确实现机制。对于开放边界问题,我们提供了基于单层或多层PML的构建指南,并辅以实际算例,展示如何通过优化PML的梯度分布来最大限度地减少数值反射。 第二部分:先进数值方法与算法优化 本部分将焦点转移到当前计算电磁学领域最前沿、最具挑战性的算法上,强调提高仿真效率和处理复杂几何结构的能力。 1. 高阶和非结构化网格技术: 探讨高阶有限元(如LOBATTO、Gauss-Lobatto配点)在提高精度方面的优势,以及它们对计算资源的需求。详细介绍非结构化网格生成技术(如四面体网格、混合网格),尤其是在处理曲面细节和复杂腔体结构时的网格质量控制策略。 2. 时域有限差分(FDTD)的进阶应用: 不仅涵盖Yee单元的经典实现,更深入分析了交错网格在处理电磁波色散和非线性材料时的局限性。我们提供了一种基于更精细时间步进算法(如Leapfrog变体)的改进方案,用于解决极高频段和超材料的仿真难题。 3. 积分方程方法的复兴与应用: 重点介绍基于矩量法(MoM)的线性系统求解,及其在处理散射体和辐射体问题上的高效性。讨论如何结合快速多极展开(FMM)或自适应交叉近似(ACA)技术,将MoM的计算复杂度从$O(N^2)$降低到近线性复杂度,从而使得处理数百万自由度的大型问题成为可能。 4. 多物理场耦合仿真策略: 探讨电磁场与其他物理场(如热场、结构力学场、流体力学场)之间的耦合机制。详细分析了单向耦合、双向耦合的流程设计,并以电磁加热引起的结构形变分析为例,演示如何通过迭代或直接耦合方式保证系统解的全局收敛性。 第三部分:特定工程领域的深度案例研究 本部分将理论和方法论转化为解决实际工程挑战的具体工具集,通过详尽的案例展示仿真流程的设计与结果的物理验证。 1. 高频电路与电磁兼容性(EMC/EMI): 专注于印刷电路板(PCB)的信号完整性(SI)和电源完整性(PI)分析。案例包括高速互连线的串扰建模、封装的电磁辐射分析以及滤波器和屏蔽罩的协同设计。强调了平面电磁波理论(平面波展开法)与三维全波仿真结果的对比验证。 2. 射频(RF)与微波器件设计: 深入分析谐振腔、波导、微带贴片天线阵列的设计优化。我们将探讨S参数的提取方法、品质因数(Q值)的准确计算,以及如何利用参数扫描和优化算法(如遗传算法、粒子群优化)来达到特定带宽和增益要求。 3. 电磁感应加热与等离子体应用: 针对感应加热设备,详细阐述了电磁场与热传导的耦合分析,包括感应线圈的设计、工件的涡流分布、以及温度梯度对材料电磁参数(如磁导率)的影响反馈。在等离子体应用中,研究了电磁场对高频放电过程的约束与控制。 4. 电磁超材料与结构: 介绍如何利用周期性结构单元(Meta-atoms)设计具有非常规电磁响应的结构。案例聚焦于负折射率材料的单元结构仿真,以及如何通过等效电路模型与全波仿真相结合的方法,快速迭代超材料的宏观性能。 结论与展望 本书的最终目标是培养读者构建和求解复杂电磁问题的独立思考与实践能力。我们不局限于特定商业软件的操作手册,而是侧重于理解背后的物理模型和数值算法的内在逻辑,使读者能够灵活应对未来任何新型仿真工具的挑战,并对新兴的电磁现象与技术保持前瞻性的研究视野。通过本书的学习,工程师和研究人员将能够建立起对现代电磁仿真科学的深刻洞察力。

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读后感

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用户评价

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“Ansoft 12”与“工程电磁场中的应用”这样的组合,对我而言,代表着一种期待:期待一本能够将抽象的理论知识转化为具象的工程实践的书。我设想中的这本书,应该是一部详尽介绍 Ansoft 12 软件在解决实际工程电磁场问题中的应用的“操作指南”和“案例分析集”。我希望能看到它能够深入讲解 Ansoft 12 的各种仿真模块,并结合实际的工程案例,展示如何运用这些模块来分析和解决问题。例如,在电机设计领域,我希望能看到如何使用 Ansoft 12 来分析电磁力的分布、计算转矩和效率,以及进行损耗分析。在射频和微波领域,我也希望能学习到如何利用 Ansoft 12 来设计和优化天线、滤波器和耦合器,并分析它们的性能参数。我期待书中能够提供清晰的建模流程,从几何建模、材料属性定义到网格划分和求解器设置,都能够有详尽的说明。更重要的是,我希望这本书能够帮助我理解仿真结果的物理意义,并学会如何根据仿真结果来优化设计,以满足工程需求。这本书,在我眼中,应该是一本能够帮助我提升解决工程问题的能力,并且能够让我对 Ansoft 12 软件有更深刻理解的“工具书”。

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提起“Ansoft 12”,我脑海中立刻浮现出各种复杂的电磁场仿真场景。而“在工程电磁场中的应用”更是让我感到这本书的实用价值。我设想,这绝对不是一本枯燥的理论教材,而是一本能够带我走进实际工程应用的书。我期待它能从一个工程师的视角出发,讲解如何运用 Ansoft 12 来解决诸如电磁辐射、电磁屏蔽、电磁兼容性、微波器件设计、电机设计等实际问题。我希望书中能够提供大量的案例研究,每一个案例都围绕一个具体的工程挑战,然后展示如何利用 Ansoft 12 的各种功能来分析问题、提出解决方案并进行验证。例如,在分析一个电子设备的电磁辐射时,我希望看到如何建立模型,如何设置仿真参数,以及如何解读仿真结果,判断是否存在超标的电磁辐射。在设计一个电磁屏蔽罩时,我也希望能学习到如何通过仿真来评估不同屏蔽材料和结构的有效性。我期待书中能介绍 Ansoft 12 的各种预处理和后处理工具,例如如何进行高质量的网格划分,如何进行高效的计算,以及如何生成专业的仿真报告。更重要的是,我希望这本书能教会我如何将仿真结果与实际测量数据进行对比,从而验证仿真的准确性,并从中学习到如何不断优化仿真模型。这本应该是一本充满智慧和实践经验的书。

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当我在书架上看到这本书的标题,我的思绪立刻被“Ansoft 12”和“工程电磁场”这两个关键词所吸引。我心中描绘出的这本书,是一本能够带领我深入探索 Ansoft 12 这个强大仿真平台,并将其巧妙应用于解决各种工程电磁场难题的“桥梁”。我期待它能从基础的电磁理论出发,逐步引入 Ansoft 12 的各项功能,并用大量的实际工程案例来加以阐释。例如,在通信工程领域,我希望看到如何利用 Ansoft 12 来设计和仿真各种天线,分析其辐射方向图、增益和阻抗匹配;在电力电子领域,我希望能学习如何利用 Ansoft 12 来仿真变压器、电感器等器件的电磁特性,并进行损耗和温升分析。我期望书中能提供清晰的建模指导,包括如何构建精确的几何模型,如何准确定义材料参数,以及如何选择合适的网格尺寸和求解器类型。同时,我也希望它能教会我如何有效地分析和解读仿真结果,例如如何理解 S 参数、电场分布和磁场分布,并如何根据这些结果进行设计优化。这本书,在我看来,不应该仅仅是软件操作手册,而应该是一本能够激发我解决工程问题的思路、提升我工程设计能力的“指导书”。

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我之所以被这本书吸引,完全是因为它名字里传递出的信息:Ansoft 12,一个我一直想深入了解的软件,以及“工程电磁场”,一个我对之充满热情和挑战的领域。我构思中的这本书,应该是一部集理论精髓与软件实操于一体的百科全书。我期待它能详尽地阐述工程电磁场的基本理论,如麦克斯韦方程组在不同介质和边界条件下的应用,然后自然地过渡到如何使用 Ansoft 12 来求解这些方程。我希望看到书中能够覆盖各种常见的工程应用,例如,在航空航天领域,如何进行电磁兼容性分析,如何设计和验证雷达天线;在汽车工业,如何进行电磁干扰(EMI)和电磁兼容性(EMC)设计,如何分析电磁场的安全性;在医疗设备领域,如何设计和分析 MRI 线圈,如何评估电磁场的生物效应。我期望书中能够提供一步步的指导,讲解如何从一个具体的工程问题出发,构建一个精确的仿真模型,然后通过 Ansoft 12 的强大求解器获得可靠的仿真结果。我希望能够学习到如何进行参数化扫描和优化,以找到最佳的设计方案。此外,我也期待书中能包含一些关于 Ansoft 12 的高级功能介绍,例如脚本编程、优化设计模块等,以帮助我更高效地完成复杂任务。这本书,在我眼中,不应只是知识的堆砌,而应是解决工程难题的催化剂。

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对于我来说,“Ansoft 12”和“工程电磁场”这两个词的组合,就意味着一次深入学习和技能提升的机会。我所期待的这本书,应该是一本能够填补我知识空白、拓展我应用视野的绝佳读物。我设想,它会从工程电磁场的基本物理原理出发,例如电磁波的产生、传播和相互作用,然后详细介绍 Ansoft 12 在模拟这些现象时的具体操作方法。我希望能看到书中涵盖从低频到高频的各种应用场景,例如,在电力系统中,如何分析电缆的电磁场分布和损耗;在射频通信中,如何设计和分析射频电路和滤波器;在半导体领域,如何模拟集成电路的电磁效应。我希望书中能够提供清晰的建模指南,例如如何创建准确的几何模型,如何定义材料属性,以及如何设置求解器参数。同时,我也期待它能提供一些关于结果分析和解读的技巧,例如如何理解 S 参数、阻抗匹配、方向图等。更深层次地,我希望这本书能帮助我理解 Ansoft 12 的仿真结果是如何与实际工程的性能指标相对应的,从而让我能够做出更明智的设计决策。这本书,在我眼中,不应只是软件操作手册,而应是指导我解决实际工程问题的“智慧之书”。

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读到这本书的章节标题,我几乎立刻就被一种学习的冲动所攫住了。虽然书名提到了“Ansoft 12”,但我更关注的是它在“工程电磁场中的应用”这一部分。我一直认为,理论知识固然重要,但如果不能转化为实际的应用,那么它的价值就会大打折扣。这本书,在我心中,应该是一座连接理论与实践的桥梁。我设想,它会从一些最基本、最常见的工程电磁场问题入手,比如静电场和静磁场的计算,然后逐步深入到动态的电磁场分析,比如涡流损耗、电磁感应等。我特别期待书中能详细讲解如何利用 Ansoft 12 来模拟这些现象,例如,在电机设计中,如何通过仿真来分析电磁力、转矩以及效率;在变压器设计中,如何计算漏感和损耗;在电磁屏蔽的设计中,如何评估屏蔽体的有效性。我希望书中能够包含不同材料的电磁参数设置,以及不同边界条件的处理方法。另外,对于一些高频应用,比如 PCB 板的信号完整性(SI)和电源完整性(PI)分析,我也希望能看到 Ansoft 12 的应用实例,例如如何分析传输线的阻抗、反射以及串扰。这本书,在我看来,不应该只是一个简单的操作手册,更应该是一个能够启发思考、解决问题的指南。我希望它能让我学会如何提出正确的问题,如何构建准确的仿真模型,以及如何解读和验证仿真结果。这种对实际应用能力的提升,是我最看重的一点。

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“Ansoft 12”这个名字本身就带着一种技术性的吸引力,而“在工程电磁场中的应用”则为这种吸引力赋予了更具体的指向。我梦想中的这本书,应该是一本能够让我从理论到实践,全面掌握 Ansoft 12 在工程电磁场领域应用的权威指南。我期望它能够系统地介绍 Ansoft 12 的各个模块,例如 Maxwell、HFSS、Circuit 等,并详细阐述它们在不同电磁场问题中的应用。我希望能看到书中包含丰富的案例,例如,在电机设计中,如何进行电磁力、损耗和效率的仿真分析;在天线设计中,如何优化天线的性能指标;在电磁兼容性设计中,如何识别和抑制电磁干扰。我希望书中不仅能教会我如何操作软件,更重要的是能够让我理解背后的物理原理,以及如何根据实际工程需求选择合适的仿真方法和工具。例如,在分析一个复杂结构的电磁场分布时,我希望了解选择哪种求解器(如瞬态求解器、频域求解器)更为合适,以及如何设置合适的边界条件和网格密度。此外,我也期望书中能包含一些关于结果验证和优化设计的技巧,例如如何利用仿真结果来指导实际产品的改进。这本书,在我看来,应该是一本能够真正提升工程师能力的“实战宝典”。

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对于一个在工程电磁场领域摸索的从业者来说,“Ansoft 12”是一个充满潜力的名字,而“在工程电磁场中的应用”则点明了其核心价值。我所想象的这本书,应该是一本能够将 Ansoft 12 的强大功能与实际工程挑战紧密结合的著作。我期待它能从一个工程师的实际需求出发,讲解如何运用 Ansoft 12 来解决各种复杂的电磁场问题。我希望能看到书中覆盖多种工程应用场景,比如,在电子封装设计中,如何分析寄生参数和电磁兼容性;在医疗设备领域,如何设计用于成像或治疗的电磁线圈;在新能源领域,如何仿真和优化电磁能量的传输和转换。我希望书中能提供详细的操作步骤和清晰的讲解,让读者能够快速上手,并逐步掌握 Ansoft 12 的高级功能。例如,在进行电磁波传播仿真时,我希望能学习如何设置仿真区域、定义传播介质以及分析传播特性。此外,我也期待书中能分享一些关于仿真结果的可视化和后处理技巧,例如如何生成彩色的场分布图、绘制 S 参数曲线以及进行数据导出。这本书,在我心中,应该是一本能够启发思路、指导实践、最终解决工程难题的“得力助手”。

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这本书,或者说我以为是这本书,起初吸引我的是“Ansoft 12”这个名字。我对 Ansoft 的各种仿真工具一直抱有浓厚的兴趣,尤其是当它与工程电磁场这样核心的领域结合时,总能激发起我深入研究的冲动。我设想过,这本书应该会像一本精心打磨的工具书,详尽地介绍 Ansoft 12 在解决实际工程电磁场问题中的具体应用。我期待着它能提供大量的实例,从基础的电场、磁场分析,到更复杂的电磁波传播、电磁兼容性(EMC)、射频(RF)设计,甚至是微波工程等领域。我希望能看到作者如何一步步地引导读者,如何熟练地运用 Ansoft 12 的各项功能,比如前处理(建模、网格划分)、求解器设置、后处理(结果查看、数据导出、报告生成),以及如何根据不同的应用场景选择合适的求解器和分析类型。更重要的是,我期望书中能包含对 Ansoft 12 内部算法和理论基础的适当阐述,这样我才能更深刻地理解仿真的原理,从而更好地解读仿真结果,并根据实际需求对模型进行优化。例如,在进行天线设计时,我希望能看到如何利用 Ansoft 12 优化天线的尺寸、形状和馈电方式,以达到预期的增益、方向图和阻抗匹配。在电磁兼容性设计方面,我也期待能学习如何利用 Ansoft 12 识别潜在的电磁干扰源,并提出有效的屏蔽和滤波方案。这本书的内容,在我脑海中是那样清晰而具体,它应该是一部理论与实践相结合的杰作,能够帮助像我这样的工程师,在面对复杂的电磁场问题时,能够游刃有余,事半功倍。我甚至想象过书中会附带一些 Ansoft 12 的示例文档,或者提供一些链接,方便读者下载和学习。

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当我的目光落在“Ansoft 12”和“工程电磁场”这两个关键词上时,我内心涌起了一股强烈的求知欲。我脑海中勾勒出的画面,是一本能够引领我进入 Ansoft 12 这个强大仿真软件的世界,并将其应用于解决工程电磁场领域的各种挑战的书籍。我期待着这本书能够系统地介绍 Ansoft 12 的核心功能,从基础的用户界面到高级的参数化建模、优化设计。我希望能看到它如何处理不同类型的电磁场问题,无论是准静态问题还是瞬态问题,无论是低频还是高频。我设想,书中会穿插大量的具体工程案例,例如,在电力电子领域,如何利用 Ansoft 12 进行变压器、电动机、电感器的设计和分析,包括损耗计算、温度分布预测以及电磁振动分析;在通信领域,如何设计和优化天线、射频器件以及电磁波导;在微电子领域,如何分析芯片的电磁辐射和抗干扰能力。我希望书中能提供清晰的步骤和详细的解释,让初学者也能快速上手,并逐步掌握复杂的仿真技巧。更重要的是,我希望能看到作者分享一些“最佳实践”和“陷阱规避”的经验,例如如何避免常见的建模错误,如何选择合适的网格密度,以及如何进行有效的仿真结果验证。这本书,在我看来,应该是一本能够真正赋能读者的工具,它能帮助我将理论知识与实际工程紧密结合,从而提升我在工程电磁场领域的解决问题的能力。

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入门的好书,可惜例子都简单了些,不够复杂也不够全面

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