HFSS, Eddy current и HFSS

[Gydropilot]

Коллеги, приветствую!

Задача смоделировать электрическое поле изолированной (в вакууме) катушки с переменным током.
Моделирование проводил в решателе Eddy Current, а затем в HFSS.
Магнитные Н поля получаются идентичными качественно и количественно, а электрические Е поля отличаются и качественно, и количественно кардинальным образом.
Подскажите, пожалуйста, в чём причина такого кардинального отличия?

Результаты моделирования Eddy Current очень хорошо и понятно ложатся на теорию самоиндукции из школьных учебников, и подтверждаются сходимостью с простыми аналитическими формулами.

Для результатов моделирования HFSS не могу найти никакого объяснения, знакомые специалисты только разводят руками. Причём, произошло разделение на 2 лагеря приверженцев правильности и тех и других результатов.

Параметры катушки следующие (не принципиальные, могут быть и другими):
- 2 витка провода;
- шаг витков 20 мм;
- диаметр 40 мм;
- материал провода медь;
- поперечное сечение квадрат 2х2 мм;
- постановка задачи 3D.

Расчётные параметры:
- частота переменного тока 5 МГц (сильно ниже собственного резонанса катушки);
- амплитуда силы тока 10 А;
- индуктивность катушки 0.15 мкГн;
- реактивное XL сопротивление 4.8 Ом;
- падение напряжения между концами катушки 48 В.

Еще подскажите, пожалуйста, как здесь можно размещать изображения?

[Админ]

Сомневаюсь, что кто-то на этом форуме является пользователем HFSS. Они на electronix.ru гнездуются

[plyrvt]

Собственно HFSS (проект типа "HFSS Design") плохо подходит для изучения свойств дискретных элементов.
HFSS может решать только многополюсники и только в терминах S-матриц этого многополюсника. Чтобы в голом HFSS что-то сделать с катушкой надо нарисовать схему включения этой катушки в цепь многополюсника и измерить индуктивность (или другие параметры) косвенно, по поведению S-матриц многополюсника.

Кроме того что это неудобно и трудозатратно - введение в схему дополнительных цепей (чтобы можно было где-либо в схеме назначить LumpedPort или WavePort) искажает параметры исследуемого объекта - трудно выделить где был вклад вашей катушки, а где вклад остальных цепей схемы. Для изучения карты электрического или магнитного полей - эти поля начинают взаимодействовать с остальными цепями и показывают поля не самой катушки, а всего исследуемого устройства в которое эта катушка включена.

Поэтому специально для таких нужд были созданы решатели 2D Extractor и Q3D.
Они решают изолированный (висячий, дискретный) элемент в терминах теории замещения цепей RL/GC (не в форме S-параметров как HFSS)

Там назначаются сток и исток исследуемого устройства (для катушки это будут торцы провода), которые свободно висят в воздухе и никуда не ведут.




RL/GC параметры считаются очень быстро и очень точно.
Недостаток этого метода в том, что это не МКЭ (не метод конечных элементов FEM), а метод моментов MoM
Поверхность проводников и диэлектриков разбивается на треугольники (также как в HFSS-IE ACA Solver) и считается наведенное влияение всех треугольников на все.

Сам объем пространства не считается и даже не мешируется.

Из-за этого узнать какая была напряженность поля в произвольной точке вакуума вокруг изделия нельзя. Доступны только плотность поверхностных токов на поверхностях изделия.