SIMULIA 仿真产品包含一系列求解器,有助于仿真器件,这些器件利用自由运动粒子和电磁场之间的相互作用工作。该部分产品系列依靠通过 CST Studio Suite 和 Opera 提供的成熟技术。
带电粒子动力学仿真对于分析和优化各种带电粒子器件至关重要。粒子生命周期的仿真过程从发射粒子、粒子所处的加速静电场和聚焦磁电场的影响开始。此外,这些产生外部场的器件通过高度精确的静态仿真精心设计。在极高能量下,还必须考虑相对论运动方程。
粒子仿真可将粒子产生的粒子场视为空间电荷,与外部电磁场叠加。自电磁场会引入一个反作用于粒子的瞬态分量。此时,我们需要一种完全自相一致的单元内粒子仿真。
为了达到更高的粒子能量,粒子束会暴露在射频场中。电子束现在可接近光速,也就是超相对论极限。将粒子束视为一股电流,该电流会产生电磁场,以及可反作用于其自身或后续粒子束的尾流场。各种粒子束光学器件会引导粒子束。
CST Studio Suite 和 Opera 包括多种工具,用于设计带电粒子器件。除了典型的静态及高频率求解器外,还有粒子跟踪求解器、静电 单元内粒子 (Es-PIC)、标准单元内粒子 (PIC) 求解器 和 Wakefield 求解器。这些可用于设计从粒子源到磁体、到腔体,再到吸收器的束线组件。
此外,粒子动力学仿真在设计真空电子器件时也至关重要。磁控管、回旋管、速调管和行波管放大器都是可通过 CST Studio Suite 设计的组件。可仿真多重作用和电晕等击穿效应,并且使用多物理场仿真,还可考虑高功率微波的热效应和机械效应。