Программа моделирования ELCUT — это компьютерная программа, которая предназначена для осуществления инженерного анализа и двумерного моделирования при помощи метода конечных элементов.
Введение
Программу ELCUT разработала компания OOO «Тор» из города Санкт-Петербурга. Эта программа является единственным в Российской Федерации коммерческим инструментом общего предназначения, используемым для моделирования низкочастотных электромагнитных и температурных полей при помощи метода конечных элементов. Программа была создана специалистами по электротехнике для инженеров электротехников и насчитывает большое количество пользователей в этой сфере, а также в профильных вузах.
Больше ста лет тому задачи, связанные с электромагнитными полями, разделились на две слабо связанные области:
- Область низкочастотных полей большой мощности (электротехника).
- Область высокочастотных полей сравнительно небольшой мощности (электроника).
Невзирая на то, что обе эти направления используют решения уравнений Максвелла, в каждом конкретном случае эти уравнения могут решаться в различных приближениях и допущениях, которые специально подобраны для правильного описания фактического круга задач.
Основной сферой работы проектировщиков современной электронной техники считается высокочастотная часть спектра электромагнитного поля, в которой преобладают волновые решения. При этом в электротехнических задачах уравнения Максвелла, как правило, отображаются в допущениях, ведущих к уравнению диффузии, у которого волновые решения могут отсутствовать. Программа ELCUT, которая использует низкочастотное (квазистационарное) приближение уравнений электромагнитного поля, может применяться в решении задач проектирования электронной техники при соблюдении определенных границ ее применимости.
Программа моделирования ELCUT
Компания из Санкт-Петербурга «Тор» является, условно говоря, организацией одного продукта, а именно, программы ELCUT. Ключевыми словами, характеризующими программу ELCUT, являются «инженерное моделирование» и «квазистатический анализ». Термин «инженерный» разработчики ELCUT воспринимают как факт того, что программа предназначается в том числе и для тех инженеров, которые периодически занимаются расчетами поля, и для которых данная проблема может и не находится в центре профессиональных интересов и навыков. Это обстоятельство подразумевает повышенный уровень требований к простоте и интуитивной понятности работы с программным продуктом.
При этом, простота применения предполагает, что программа не только в значительной степени способна автоматизировать набор рутинных операций, но и может предложить кардинальные решения в тех сферах, для которых она выступает как экспертная система. Например, пользователь предполагает, что модуль решения задачи обязан обладать единственной клавишей с названием «решить», не усложняя жизнь пользователю путем постановки ряда вопросов о том, какой метод решения он выбирает, сколько и какого типа можно сделать итераций и тому подобное. Все эти решения передовая программа инженерного анализа обязана принимать сама, причем выбор должен быть оптимальным. От пользователя, который освобожден от рутинных процедур, программа ожидает только понимание физической сущности решаемой задачи и подробное понимание сделанных им допущений и упрощений.
За более чем двадцатипятилетний путь развития программы существенно расширился диапазон формулировок полевых задач, представляющих собой подмножество полной системы уравнений Максвелла с упрощениями и допущениями, которые специально подобраны для решения определенного круга практических задач. На сегодняшний день расчет электрического и магнитного поля можно проводить в статическом приближении, в частотной и временной области, с учетом многих видов нелинейностей, то есть, зависимости параметров задачи от поля.
Программа ELCUT обладает также развитым программным интерфейсом, который позволяет написать клиентские приложения в диапазоне от простых скриптов до специализированных систем анализа в предметной области. В последние годы главным направлением развития программы ELCUT может считаться освоение трехмерного анализа. Сегодня уже возможно решение трехмерных статических задач со скалярной потенциальной функцией: электростатика, электрическое поле постоянного тока, температурное поле. Важным фактором является то обстоятельство, что ELCUT представляет собой «коробочный» продукт, то есть, может поставляться пользователям из самых разных сфер инженерной и исследовательской деятельности.
Основным массивом пользователей программы ELCUT в индустрии являются предприятия, которые поставляют электротехнические изделия и компоненты, такие как электрические машины, трансформаторы, высоковольтные аппараты, кабельная техника, электролитические конденсаторы и другие. В последнее время вырос интерес строительных проектных организаций к расчетам тепловых свойств ограждающих конструкций современных зданий по методикам численного моделирования температурного поля. Возможность использования программы ELCUT для решения задач тепловой защиты зданий подтверждается наличием сертификата соответствия.
В сфере научно-исследовательских направлений, пользователями программы ELCUT являются следующие организации:
- Передовые научные центры, занимающиеся экспериментальной физикой.
- Проектные организации, которые занимаются проектированием электрофизического оборудования.
- Передовые научные центры, занимающиеся электротехнической аппаратурой.
- Центры по материаловедению, прежде всего в сфере магнитных материалов.
- Компании, которые заняты оборудованием неразрушающего контроля.
Многие пользователи говорят, что программа ELCUТ может считаться отличным выбором для первого знакомства с техникой моделирования поля при помощи метода конечных элементов.
