CST工作室套裝2017簡介10 - 粒子動力學和低頻工作室

本期中我們介紹一下CST其他兩個應用方向：粒子動力學和低頻工作室。

粒子動力學

CST自成立以來就一直被用于粒子加速器研究。CST工作室套裝為設計帶電粒子裝置提供數(shù)種工具，如磁控管和電子管等微波器件和用于粒子加速器的超相對論組件。

此時粒子與場之間的非線性相互作用顯著。PIC求解器也能用于二級電子倍增效應分析。GPU加速功能用于進一步提高PIC求解器的性能。

為了幫助組件設計，尾場求解器(Wakefield Solver)可用來計算穿越加速器的粒子束周邊的場。這些粒子會產(chǎn)生嚴重的尾場，尾場會與加速器內(nèi)的結(jié)構(gòu)，如準直儀和束流控測器相互作用，從而干擾波束。對有極高Q因數(shù)的組件，比如加速器腔體，本征模求解器能快速計算腔體的諧振模式，然后將計算結(jié)果用作PIC仿真的依據(jù)。

對靜場中的粒子，粒子跟蹤求解器能迅速計算出它們穿越裝置的軌跡，適用于電子槍和離子槍設計。粒子的空間電荷通過迭代方法可在仿真過程中包含進來。自洽互作用(PIC)求解器是一種自洽求解器，能在單次仿真過程中直接將粒子產(chǎn)生的場考慮在內(nèi)。因此，它適用于磁控管、速調(diào)管和行波管設計，

行波管：行波管內(nèi)的粒子軌跡。顏色顯示的是粒子的速率調(diào)制。

靜態(tài)場/低頻

“CST電磁工作室現(xiàn)在是西門子（能源）公司各種電力變壓器組件開發(fā)流程不可或缺的組成部分。這是由于該解決方案能提供直觀的用戶界面和多樣化的可用求解器?！?/em>

作者：Ronny Fritsche，西門子股份公司能源部門(Siemens AG Sector Energy)  T TR PN

低頻仿真的目的和要求與高頻仿真極為不同。CST工作室套裝為低頻、靜場和準靜場仿真提供了專用模塊。

電力輸送網(wǎng)絡中使用的高電壓和大電流意味著變壓器、開關(guān)設備和絕緣子等裝置需經(jīng)穩(wěn)健設計，以保持可靠性和安全性。CST工作室套裝內(nèi)的低頻求解器能計算流經(jīng)這些裝置的場和電流，并包含渦流效應。計算結(jié)果能被用于多物理場仿真中計算電流的熱效應和結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的熱膨脹。

低頻仿真也可以用于設計磁裝置，能輕松地定義線圈和磁鐵，同時支持鐵氧體等非線性材料。CST工作室套裝不僅能計算設備內(nèi)的場，還能計算作用于各種組件上的力和力矩。這些特性能用于設計電機、發(fā)電機、制動器和傳感器。

電機仿真：使用自帶向?qū)茏詣佑嬎汶姍C效率圖

這期主要介紹了CST2017版本在在粒子動力學和低頻領域兩個方向的應用。CST工作室套裝2017的簡介到這里就結(jié)束了。