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。這些粒子會產生嚴重的尾場，尾場會與加速器內的結構，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，然后將計算結果用作PIC仿真的依據。

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生的場考慮在內。因此，它適用于磁控管、速調管和行波管設計，

行波管：行波管內的粒子軌跡。顏色顯示的是粒子的速率調制。

靜態場/低頻

“CST電磁工作室現在是西門子（能源）公司各種電力變壓器組件開發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。”

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。

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

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、發電機、制動器和傳感器。

電機仿真：使用自帶向導能自動計算電機效率圖

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的簡介到這里就結束了。