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电磁场MATLAB仿真代码-20F-MSPS: ETHZ FS2020 “电力系统多物理场模拟”课程的笔记与代码

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简介：
这段内容是ETH Zurich在2020年春季学期“电力系统多物理场模拟”课程的学生作业，包含电磁场的MATLAB仿真代码和相关课程笔记。 电磁场MATLAB仿真代码20F-MSPSFS2020@ETHZ课程的笔记本和代码课程简介 本课程的目标是：a）了解电磁场、热场、机械场及耦合场模拟的基础知识，以及b）掌握电力系统主要设备的有效仿真的方法。学生应学习基于虚拟样机进行现代产品开发和研究所必需的电磁学、热力学、机械工程及耦合场模拟的基本理论，并且还应该掌握有限元法（FEM）的理论背景及其在低频与高频电磁场仿真问题中的应用。 课程实践部分将使用市面上提供的现场仿真软件，如Infolytica、ANSYS或COMSOL等。完成本课程后，学生应能够正确有效地运用这些软件来模拟实际的设计问题，并能理解及解释所获得的结果。 内容包括： - 电磁场和电波：模拟方面（1课时，2小时） - 控制方程回顾 - 边界条件介绍 - 初始条件说明 - 线性和非线性材料属性讲解 - 耦合场分析（机电耦合与电热耦合） - 电磁仿真的有限元方法（5课时和3次练习，共计16小时） - 二维标量有限元法：静电、静磁及涡流等模拟 - 在三维中的矢量FEM：3D涡流及波传播等模拟 - 数值分析方面：收敛性评估、线性求解器、预处理技术以及网格质量控制

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    这段内容是ETH Zurich在2020年春季学期“电力系统多物理场模拟”课程的学生作业，包含电磁场的MATLAB仿真代码和相关课程笔记。 电磁场MATLAB仿真代码20F-MSPSFS2020@ETHZ课程的笔记本和代码课程简介 本课程的目标是：a）了解电磁场、热场、机械场及耦合场模拟的基础知识，以及b）掌握电力系统主要设备的有效仿真的方法。学生应学习基于虚拟样机进行现代产品开发和研究所必需的电磁学、热力学、机械工程及耦合场模拟的基本理论，并且还应该掌握有限元法（FEM）的理论背景及其在低频与高频电磁场仿真问题中的应用。 课程实践部分将使用市面上提供的现场仿真软件，如Infolytica、ANSYS或COMSOL等。完成本课程后，学生应能够正确有效地运用这些软件来模拟实际的设计问题，并能理解及解释所获得的结果。 内容包括： - 电磁场和电波：模拟方面（1课时，2小时） - 控制方程回顾 - 边界条件介绍 - 初始条件说明 - 线性和非线性材料属性讲解 - 耦合场分析（机电耦合与电热耦合） - 电磁仿真的有限元方法（5课时和3次练习，共计16小时） - 二维标量有限元法：静电、静磁及涡流等模拟 - 在三维中的矢量FEM：3D涡流及波传播等模拟 - 数值分析方面：收敛性评估、线性求解器、预处理技术以及网格质量控制
     
  • n个点电荷的电场线模拟代码_电磁场仿真_matlab_电场线模拟_
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    本项目提供了一个使用MATLAB编写的代码，用于模拟由多个点电荷产生的复杂电场分布。通过该工具可以直观地观察和分析不同配置下点电荷间的相互作用及其形成的电场线结构，适用于电磁学教学及科研中的电磁场仿真研究。 n个点电荷的电场线MATLAB仿真可以针对不同的情况实现：从1个点电荷到多个点电荷（例如2个）。通过调整程序中的数字参数，可以获得相应的仿真结果。
     
  • MATLAB代码仿真低磁场-LowFieldSim: 低场模拟
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    LowFieldSim是一款基于MATLAB开发的代码库，用于在较低磁场环境下进行物理现象和实验条件的精确仿真与分析。 MATLAB代码用于仿真虚拟场景，在低场强下的低信噪比（SNR）环境中进行仿真实验。该脚本可以在某些假设条件下从高磁场数据中模拟出低磁场磁共振成像（MRI）的采集过程，并确定所需的最小场强要求。此软件包提供了一个简单的框架，用于仿真低场MRI采集，有助于预测实现特定MRI技术所需最低B0场强的要求。 这个框架特别适用于评估去噪和约束重建技术的有效性以及将这些技术应用到成本更低的低磁场扫描仪上的可能性。该代码由Weiyi Chen, Ziyue Wu 和 Krishna Nayak于2016年5月开发完成，并且属于南加州大学所有。 主功能包括一个生成低场噪声的功能模块，具体如下： ```matlab function[k_low]=lowfieldgen(inParam) %LOWFIELDGEN simulates low field noise ``` 为了开始使用此软件包，我们建议运行以下两个演示： - 上呼吸道网格重建：demo_airway.m。该示例展示了如何基于3T黄金角径向FLASH采集的数据，在模拟低场数据上进行网格重建。 - 脂肪水分离：demo_fatwater.m。这个例子显示了模擬环境中的脂肪和水分信号的分离过程。 以上功能模块及演示代码共同为研究者提供了强大的工具，用于探索不同MRI技术在低磁场条件下的表现，并进一步优化相关成像方案。
     
  • 电磁场仿真的MATLAB实现.rar_电磁场_磁场_电磁场仿真_MATLAB磁場
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    本资源为《电磁场仿真的MATLAB实现》，涵盖了电磁场、磁场及电磁场仿真等相关内容，适用于学习和研究。 使用MATLAB实现电磁场的仿真，并编写可运行的代码。
     
  • 光纤电磁场仿真及磁场传感器MATLAB代码.zip
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    本资源包含用于光纤电磁场仿真的MATLAB代码以及设计的磁场传感器相关程序，适用于科研和工程应用。 随着信息技术的快速发展，光纤作为承载信息传输的重要介质，在通信、传感和数据传输等领域发挥着不可或缺的作用。在这些应用领域里，对光纤电磁场进行模拟以及优化设计与性能改进的光纤磁场传感器成为了研究热点之一。MATLAB作为一种广泛使用的数值计算和数据分析工具，在这一领域的研究中占据了重要地位，为科研人员提供了强大的手段来模拟、分析并优化光纤中的电磁特性及其传感功能。 在光纤电磁场的研究方面，首先需要深入理解光波在光纤内的传播原理以及电磁场变化对信号传输的影响。例如，光信号通过光导纤维进行传输时，其衰减、色散和模式分布等都会受到电磁场变动的直接影响。利用MATLAB中的有限差分时间域（FDTD）方法或其它数值分析算法，研究者能够建立光纤内部电磁场的数学模型，并借助这些模型预测不同条件下信号传播的行为及其影响因素。通过源代码中包含的各种计算算法，研究人员可以获取在各种材料参数和几何结构下光纤电磁场的具体分布情况，从而深入地分析并优化光纤的各项物理特性。 对于基于磁光效应设计开发的光纤磁场传感器而言，它们利用了光波在受磁场作用下的偏振状态或传播方向变化来测量磁场强度。例如法拉第效应与克尔效应等现象被广泛应用于此技术中。通过MATLAB源码中的相关函数调用，研究者能够模拟不同磁场条件下纤维磁力感应器的响应特性，并评估其灵敏度、线性度及反应时间等关键性能指标。 借助于MATLAB的强大功能，研究人员可以灵活地调整仿真参数如光纤几何形状、材料电磁性质以及外部磁场强度等因素。通过这种多维度的仿真分析方法，科研人员能够探索出最优的设计方案和传感器性能极限，并利用源码中的数据处理与可视化模块直观展示结果变化趋势。 在学术研究中，这些MATLAB源代码不仅是重要的工具资源，还可以作为教学内容使用；而在工程实践中，则为工程师提供了理论依据以支持他们在设计制造光纤传感设备时做出科学决策。对于初学者或学生而言，通过学习和修改源码可以加深理解光纤通信及传感器技术的同时提高编程技能，并熟悉如何运用MATLAB解决实际问题。 这些提供的MATLAB代码包对研究者在进行光纤电磁场模拟以及优化设计与性能改进的磁场传感器方面具有重要的参考价值。无论是在科研机构还是工业领域，此类资源都将有力推动相关领域的深入探索与发展，帮助工程师和科学家们解决具体技术难题，并促进技术创新及进步。
     
  • 电磁仿真CST场分布的MATLAB后处理代码
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    本简介提供了一段用于解析和可视化由CST电磁仿真软件产生的数据文件的MATLAB代码。该代码帮助用户深入分析场分布特性，并支持进一步的数据处理和研究。 该代码将CST电磁仿真软件中的场监视器计算结果以ASCII码导出，在MATLAB中可绘制场分布的幅值和相位图，并在此基础上进行自由后处理操作，以便进一步分析电磁器件中场分布原理。
     
  • Litz线损耗的电磁场MATLAB仿真代码-fem_matlab_litz_wire_losses
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    这段代码用于在MATLAB环境中通过有限元方法（FEM）进行Litz线损耗的电磁场仿真。它为研究人员和工程师提供了一个强大的工具，以便精确分析和优化Litz线的设计与性能。 电磁场MATLAB仿真代码利用有限元方法计算Litz线损耗。该工具从磁场模式提取绞合线绕组的损耗，并使用贝塞尔函数在频域中进行损失计算，支持通过COMSOL、ANSYS或OpenFOAM等软件获得的场模式数据作为输入。此工具有助于评估电感器、变压器和扼流圈等多种组件中的损耗情况。 该方法具备以下优点： - 降低建模成本，无需对离散链进行模拟。 - 网格可以较为粗糙，与磁性材料厚度无关。 - 方法有效范围可达到几兆赫兹。 - 绞合线形状不受限制。 然而也存在一些局限： - 忽略了涡流对于磁场的影响。 - 只适用于由圆形导线组成的绞合线。 - 假设理想的绝缘绞合结构，用填充系数定义而非考虑实际位置。 为了使用该工具进行损耗计算，需要提供绕组电流密度平方的积分（用于趋肤效应损失）和绕组上磁场平方的积分（近场损失）。此代码由苏黎世联邦理工学院电力电子系统实验室开发，并以BSD许可发布。
     
  • 电磁场MATLAB仿真代码-项目与作业相关MATLAB代码集合
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    本集合包含一系列用于电磁场仿真的MATLAB代码，旨在帮助学生和研究人员完成相关课程项目及作业。涵盖了多种电磁学问题的数值解法。 这段文字描述了一些与电磁场仿真相关的MATLAB代码。这些代码主要用于我项目的电磁场模拟工作。
     
  • 电磁场与微波技术仿真的代码.7z
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    这是一个包含电磁场与微波技术仿真程序源代码的压缩文件，适用于科研人员和工程师进行相关领域的模拟实验和算法开发。 第一章 MATLAB在场论中的应用 第二章 利用MATLAB绘制电磁场中的线和面
     
  • 电偶极子MATLAB仿真代码-MATLAB-Code-Examples：展示我的代码如何模拟不同电荷与电流分布所产生的电场及磁场...
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    本项目提供了一套用于MATLAB环境下的电偶极子仿真代码，旨在通过不同的电荷和电流分布情况来模拟和分析产生的电场和磁场。 我编写了一个MATLAB代码示例用于模拟由各种静电荷或电流分布产生的电场与磁场。所有这些模拟都是基于科伦定律（Coulombs Law）或者比奥-萨瓦特定律（Biot-Savart Law）。由于我没有利用电荷/电流分布的固有对称性，因此编写代码变得更加复杂。然而，好处是这种方法可以处理不对称的情况；它不依赖于高斯定律或安培定律等基于对称性的假设来简化模拟过程。 这种使用科伦和比奥-萨瓦特定律的方法虽然计算上较为耗时（需要大量计算资源），但能够准确地描述复杂的电荷分布。因此，与利用对称性进行的精确度较低的简单情况下的模拟相比（例如完美的充电环），我的方法在处理复杂、非均匀的情况时提供了更高的精度和灵活性。 我对这些代码的结果感到非常满意，并且为了实现它们，我不得不创造性地思考如何用数学语言描述电荷分布并将其转化为有效的程序。在我的项目中已经实现了以下内容的仿真： - 由一个带电环引起的电场与电压 - 物理偶极子产生的磁场 - 均匀带电球体造成的等势面（即，具有相同电位的所有点形成的表面） - 不均匀分布于单个粒子影响下的带电球体的等势面 - 短和长螺线管（通过参数方程表示为螺旋形状）产生的磁场 - 亥姆霍兹线圈产生的磁场 这些示例中，一些包含更详细的解释性注释以帮助理解其背后的物理原理。