CST工作室套装2017简介10 - 粒子动力学和低频工作室

本期中我们介绍一下CST其他两个应用方向：粒子动力学和低频工作室。

粒子动力学

CST自成立以来就一直被用于粒子加速器研究。CST工作室套装为设计带电粒子装置提供数种工具，如磁控管和电子管等微波器件和用于粒子加速器的超相对论组件。

此时粒子与场之间的非线性相互作用显著。PIC求解器也能用于二级电子倍增效应分析。GPU加速功能用于进一步提高PIC求解器的性能。

为了帮助组件设计，尾场求解器(Wakefield Solver)可用来计算穿越加速器的粒子束周边的场。这些粒子会产生严重的尾场，尾场会与加速器内的结构，如准直仪和束流控测器相互作用，从而干扰波束。对有极高Q因数的组件，比如加速器腔体，本征模求解器能快速计算腔体的谐振模式，然后将计算结果用作PIC仿真的依据。

对静场中的粒子，粒子跟踪求解器能迅速计算出它们穿越装置的轨迹，适用于电子枪和离子枪设计。粒子的空间电荷通过迭代方法可在仿真过程中包含进来。自洽互作用(PIC)求解器是一种自洽求解器，能在单次仿真过程中直接将粒子产生的场考虑在内。因此，它适用于磁控管、速调管和行波管设计，

行波管：行波管内的粒子轨迹。颜色显示的是粒子的速率调制。

静态场/低频

“CST电磁工作室现在是西门子（能源）公司各种电力变压器组件开发流程不可或缺的组成部分。这是由于该解决方案能提供直观的用户界面和多样化的可用求解器。”

作者：Ronny Fritsche，西门子股份公司能源部门(Siemens AG Sector Energy)  T TR PN

低频仿真的目的和要求与高频仿真极为不同。CST工作室套装为低频、静场和准静场仿真提供了专用模块。

电力输送网络中使用的高电压和大电流意味着变压器、开关设备和绝缘子等装置需经稳健设计，以保持可靠性和安全性。CST工作室套装内的低频求解器能计算流经这些装置的场和电流，并包含涡流效应。计算结果能被用于多物理场仿真中计算电流的热效应和结构可能发生的热膨胀。

低频仿真也可以用于设计磁装置，能轻松地定义线圈和磁铁，同时支持铁氧体等非线性材料。CST工作室套装不仅能计算设备内的场，还能计算作用于各种组件上的力和力矩。这些特性能用于设计电机、发电机、制动器和传感器。

电机仿真：使用自带向导能自动计算电机效率图

这期主要介绍了CST2017版本在在粒子动力学和低频领域两个方向的应用。CST工作室套装2017的简介到这里就结束了。