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スタッフブログ

RFE3アップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

アップデート内容:

RFE3 2017.9.13

  • パラレルプロセスが正常に機能しない問題を修正しました。

有限要素法による電磁界計算入門 05 静電場解析のテスト:電場の計算と分析

有限要素法による電場と磁場の計算に関するオンラインコースのこの5番目のセクションでは、前のセクションで説明したメッシュファイルを使用して電場の解析を行います。 開始するには、TriCompプログラムランチャーからEStatを実行します。 「1」のツールボタンをクリックし、メッシュファイル「COAXIALCYLINDERS.MOU」を選択します。 プログラムは、メッシュ内で定義された領域を調べ、図1のダイアログを表示します。示された値は、前の記事で解説した解析パラメータに沿った値です。 これらをフィールドに入力し、OKをクリックして、出力ファイル名「COAXIALCYLINDERS.EIN」を受け入れて保存します。
 
building02_es01.png
図1. EStat入力スクリプトを作成するためのダイアログ。
 
ダイアログの動作を理解するには、「File / Edit script(EIN)」メニューコマンドを選択し、エディタでファイルをロードします。 以下に内容を示します:
 
* File: CoaxialCylinders.EIN
Mesh = CoaxialCylinders
Geometry = Rect
DUnit =   1.0000E+02
ResTarget =   5.0000E-08
MaxCycle =    5000
* Region 1: DIELECTRIC
Epsi(1) =   1.0000E+00
* Region 2: INNERELECTRODE
Potential(2) =   1.0000E+02
* Region 3: OUTERBOUNDARY
Potential(3) =   0.0000E+00
EndFile
 
 
設定値の多くについて、何が設定されているのか理解できると思います。 解の精度を制御するResTargetとMaxCycleのパラメータについては、EStatのマニュアルを参照してください。 この場合、デフォルト値で問題ありません。
 
エディタを終了し、 “2”ボタンをクリックします。 「COAXIALCYLINDERS.EIN」を選択すると、EStatは1秒未満で有限要素式を生成して解きます。 メッシュサイズが大きくなると時間がかかりますが、一般的に実用的な解の実行時間は1分未満です。 プログラムは、ファイル「COAXIALCYLINDERS.ELS」(エディタで見ることのできる診断リストファイル)と「COAXIALCYLINDERS.EOU」(各ノードのメッシュ座標と電位の値の記録)を作成します。
 
結果を確認するには、 “3”ボタンを押し、「COAXIALCYLINDERS.EOU」を選択します。 「ANALYSIS」(分析)メニューで興味深いプロットを生成することができます(図2)。 また、図に示すような移動可能なフィールドプローブのような便利なツールもあります。 ここでは、具体的な数字に注目してみましょう。 まず、一つの点における計算(ANALYSIS / Point calculation)で解の絶対精度をチェックしてみましょう。 半径r = 10.0 cmでは、前の記事の数式では次の値が得られます。
 
Er(r) = 910.23923 V/m
φ(r) = 36.90703 V
 
EStatの数値補間は、周囲のノードの電位値の参照が含まれます。 対称境界では、使用可能なノードが半分しかないので、精度は最適ではありません。良い比較をするためには境界より内側のポイントを使うべきです。 45゜の線上で、r = 10.0cmの位置はx = y = 7.071068cmに対応します。 ポイント計算ツールをクリックします。 計算領域内でマウスを動かし、左ボタンをクリックすることで位置を指定することができますが、この方法は、この比較には十分正確ではありません。 ポイント計算(Point calculation)ツールをクリックした後、F1キーを押して、座標を手動で入力します。 x、yの値を7.071068に設定し、[OK]をクリックします。 計算された数量が画面下部に表示されます(図2)。 電位(36.90767V)および電場(910.23111V / m)の計算値は理論値と千分の1パーセントの桁で一致しています。
 
building02_es02.png図2.ポテンシャルの塗りつぶし等高線図でとポイント計算の結果。
 
画面から数字をコピーするのではなく、EStatで数字を書き出してみましょう。 FILE / Open data record(データレコードを開く)コマンドをクリックし、デフォルトのファイル名のCOAXIALCYLINDERS.DATを受け入れます。 これで、インタラクティブな計算を行うたびに、結果がテキストファイルに記録されます。 たとえば、メニューコマンド「ANALYSIS / Volume integrals」(体積積分)を選択します。 結果のファイルは外部のテキストエディタで見ることができます。 EStat内部のエディタを使用するには、最初に「Close data record」(データレコードを閉じる)コマンドをクリックします(ファイルの2つのインスタンスを同じプログラムで開くことはできません)。 電界エネルギーの計算値(電界 エネルギー密度の体積積分)は次のとおりです。
 
Quantity: Energy
Global integral:   1.708936E-07
RegNo   Integral
==========================
1    1.708936E-07
2    9.881184E-37
 
 
内部電極(領域2)内の電界は数値的にゼロです。 誘電体(領域1)の電界エネルギーを使って長さあたりの静電容量を求めることができます。 計算では第1象限のみをカバーするので、100 V、Ue = 6.835744E-7 J/mでの同軸円筒の長さ当たりの電場エネルギーを求めるには、4倍する必要があります。 式 C = 2 * Ue / 100^2により、前のセクションで引用された理論値(c = 1.3567E-10 F/m)の0.8%以内の値c = 1.367149E-10 F/mが得られます。
 
要素のサイズの影響を理解するために、さまざまな要素サイズの選択肢について、いくつかの半径において精度を比較したいと思います。 しかしポイント計算ツールを実行し、各データの座標を入力する必要があり、手順が少々面倒です。 次回の記事では、この分析手順を自動化します。
 
 
 

RFE3アップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

アップデート内容:

RFE3 2017.8.23

  • INITVALコマンドによって以前の計算結果ファイルを読み込む際に発生していたエラーを修正しました。

ソフトウェアアップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

最新版はBasic(32ビット版)はアルファベット10文字のレジストレーションコード、Pro(64ビット版)は6から始まる数字9桁のレジストレーションナンバーに対応しております。これらのレジストレーションコード/ナンバーをお持ちでない方は info@asl-i.com までお問い合わせください。

アップデート内容:

HeatWave 2017.8.13

  • 時間依存の熱源移動機能の導入に付随したエラー(定常モード計算でGamBetおよびAetherソースファイルをロードする際のアクセスエラー)を修正しました。

Amaze, TriComp 2017.8.13

  • 代数関数インタプリタを改訂して、数式からスペースとタブ文字を取り除くようにしました。

OmniTrak 2017.8.13

  • REFERENCE診断コマンドの動作を、マニュアルの記述と整合性を持つように修正しました。 XRef、YRef、ZRefに特定の値がない場合、コードはビーム位置の平均値を使用します。 XRef、YRef、ZRefの寸法は、DUnitで設定した単位で入力してください。

有限要素法による電磁界計算入門 04 静電場解析のテスト:メッシュの作成

この記事は、有線要素法を用いた電場および磁場の計算のオンラインコースの第4弾です。 前の記事では、入力ファイルの作成方法とメッシュパラメータの選択方法の詳細には触れずに、あらかじめ用意した例題を追って説明しました。 これで最初からサンプルを作成し、メッシュの幾何形状が解の精度にどのように影響するかを学ぶ準備が整いました。 比較を行う最も良い方法は、解析解を持つ系をモデル化することです。 ポテンシャルと電場の空間的変化を考える場合の良い例は、同軸円筒間に電圧を印加した場合の計算です。
 

building_ess01.png

図1. 2Dコードで同軸円筒をモデル化する方法

 
2Dコードで同軸円筒をモデル化するには、2つの方法があります。最初のもの(図1、上)は、円柱座標z-rを使用し、zの上限と下限z境界でノイマン条件としてz方向に無限に長いモデルを計算することです。 (このノイマン条件は、電界Ezの平行成分が境界でゼロであることを規定しています)。電極境界が単なる直線であるこの手法は、コンフォーマル(共形)メッシュが必要ありません。しかしここでは代わりに、断面がx-y平面内にあり、系がz方向に無限に延びる平面座標(図1、下)を使ったモデルを使用します。各パラメータは、Ri = 5.0cm、Ro = 15.0cm、Vi = 100.0Vとします。円筒間はポリエチレン(εr= 2.7)で満たされ、外側電極は接地とします。電磁気学のテキストで利用可能な公式を使用すると、電位および電場の半径方向の変化および単位長さあたりの静電容量は、下記のようになります。
 
 Er(r) = 91.023923/r
 φ(r) = 100.0*[ 1 – ln(r/5)/1.098612]
 c = 1.3567E-10 F/m
 
 
まず、数値計算のために形状を定義します。Meshを実行し、メニューから「File/Create script/Create script graphics」を選択します。図2に示すように、ダイアログに設定値を記入します。寸法の設定については、解析空間は空間の第1象限のみをカバーすることに留意してください。ここで採用するテクニックは、対称性のある境界です。解析結果がそれぞれ同じである場合に4つの象限をすべて計算する必要はありません。
 
building_es02.png
図2.インタラクティブな描画セッションを開始するためのダイアログ。
 
[OK]をクリックすると、プログラムは図3の描画エディタに入ります。 ディスプレイには、上部にメニューがあり、その下に描画ツールセット、メイン描画エリア、下部にステータスバーがあります。 以下の物理的領域(region)を定義します。
 
Region 1 円筒間のポリエチレン誘電体
Region 2 100.0Vの内側境界。
Region 3 0.0Vの外側境界
 
領域(region)を入力する際に、現在の領域が前に作成した領域の共有部分の要素やノード(節点)を上書きすることに注意してください。
 
building_ess03.png
図3.Meshの描画エディタ
 
デフォルトでは、描画エディタは、Region 1のアウトラインベクトルを追加する準備ができています。線ツールをクリックし、マウスカーソルを描画領域に移動します。カーソルが十字に変わり、現在の座標位置を示すオレンジ色のボックスがあることに注意してください。スナップモードがデフォルトで有効で、ボックスは設定されたステップで段階的に正確な座標位置に移動します。マウスカーソルを動かして座標ボックスを原点[0.0、0.0]にドラッグし、マウスの左ボタンをクリックして線ベクトルの始点に設定します。次に、x軸の終点[15.0、0.0]に移動し、もう一度ボタンをクリックして終点を設定します。領域(region)1の色の線が下の境界に沿って表示されます。プログラムはライン入力モードのままです。 y軸に沿って別のベクトルを描画します([0.0、0.0]から[0.0、15.0]まで)。ライン入力モードを終了するには、マウスを右クリックします。領域の円形の外周を追加するには、「Arc/Start-end-center」ツールを選択します。[15.0,0.0]、[0.0、15.0]、[0.0、0.0]の位置に順にマウスを移動し、左ボタンをクリックします。図3の円弧ベクトルが見えるはずです。
 
Region 1のアウトラインが完成したら、領域のプロパティを設定します。 「Settings/Region properties」を選択して、図4のダイアログを表示させます。Region 0は、出力スクリプトに表示される参照ベクトルを格納する特別な場所です。Region 1の名前を「DIELECTRIC」と入力し、Filled(塗りつぶし)ボックスをチェックします。この場合、Meshは境界のノードだけでなく、囲まれた要素もRegion 1に割り当てます。 (Filledプロパティは、面積がゼロでない領域に適用できます。)ダイアログを終了します。
 
building_es04.png
図4. Regionプロパティのダイアログ。
 
次に、誘電体領域の一部を上書きして内側電極を作成します。 「Start next region」(次の領域を開始)をクリックします。入力したすべてのベクトルはRegion(領域)2に関連付けられます。Region 2はRegion 1と同じ形状ですが、半径は15.0ではなく5.0です。 最初の行が[0.0、0.0]から[5.0,0.0]まで伸びる以外は同じ手順を使用します。 完了したら、「Settings/Region properties」(領域のプロパティ)に行きます。 INNERELECTRODEという名前をRegion 2に割り当て、Filledプロパティを設定しダイアログを終了します。
 
これまでの作業を確認するには、「Toggle fill display」(塗りつぶし表示切り替え)ツールをクリックして図5のプロットを表示します。塗りつぶし表示(fill display)モードは、メッシュの診断と可視化の補助の両方の役割があります。 塗りつぶし領域のベクトルが閉じた面を定義していることをチェックし、囲まれた要素がどのように割り当てられているかを示します。 ツールをもう一度クリックすると、通常のベクトル表示に戻ります。
 
 
building_ess05.png
図5.塗りつぶされたRegion 1と2の完全性のチェック
 
 
領域(Region)3を定義することによって設定は終わりでます。この領域は、塗りつぶされたボリュームではなく、外側の境界にある固定電位ノード(節点)のセットです。 このような領域は、塗りつぶされていない(un-filled)領域またはライン領域と呼ばれます。 「Start next region」(次の領域の開始)ツールをクリックし、「Arc/Start-End-Center」ツールをクリックします。 外側境界を上書きするには、[15.0,0.0]、[0.0、15.0]、[0.0、0.0]の座標に順番に移動し、マウスの左ボタンをクリックします。 Region 1の外縁のノードは、Region 3(薄紫色)に再割り当てされます。 領域名を「OUTERBOUNDARY」と設定し、Filledボックスはチェックしないでください。 左下の誘電体境界に特別な条件を設定する必要があるのではないかと疑問に思われるかもしれませんが、有限要素解法の優れた点は、デオフォルトの境界が自動的にノイマン条件になることです。 ここでは単に境界線だけを残しておきます。
 
 
「Export MIN」(MINファイルの書き出し)ツールをクリックして、作業内容のコピーを保存してから、描画エディタを終了します。作業の結果を確認するには、「File/Edit file」コマンドを選択し、COAXIALCYLINDERS.MINを選択します。以下が内容です:
 
							* File: CoaxialCylinders.MIN
 *  -------------------------------------------------------
GLOBAL
 XMESH
  0.00000   15.00000    0.20000
 END
 YMESH
  0.00000   15.00000    0.20000
 END
END
*  -------------------------------------------------------
REGION  FILL DIELECTRIC
 L     15.00000    0.00000    0.00000    0.00000
 L      0.00000    0.00000    0.00000   15.00000
 A      0.00000   15.00000   15.00000    0.00000    0.00000    0.00000
END
*  -------------------------------------------------------
REGION  FILL INNERELECTRODE
 L      5.00000    0.00000    0.00000    0.00000
 L      0.00000    0.00000    0.00000    5.00000
 A      0.00000    5.00000    5.00000    0.00000    0.00000    0.00000
END
*  -------------------------------------------------------
REGION OUTERBOUNDARY
 A     15.00000    0.00000    0.00000   15.00000    0.00000    0.00000
END
*  -------------------------------------------------------
ENDFILE
Regionのベクトルと座標についてはよく知っているはずです。上のコマンドは、要素のサイズを設定します。今のところ、デフォルトを受け入れています。
 
最後のステップでは、領域境界を設定したファイル(COAXIALCYLINDERS.MIN)から完全なメッシュを記述するファイル(COAXIALCYLINDERS.MOU)を生成します。メインのMeshメニューで、「File/Load/Load script(MIN)」を選択し、作成したばかりの入力ファイルを選択します。 [Process]を選択してから[Plot-repair]を選択すると、図6の結果が表示されます。 これは良いメッシュでしょうか?定性的には、境界は比較的滑らかであり、すべての形状が良好に再現されている(すなわち、空間的な形状変化がいくつかの要素に及んでいる)ため、答えはイエスです。この結論に関しましては今後の記事でより定量的に取り上げます。
 
building_ess06.png
図6.完成したメッシュ
 
次の記事では、作成したメッシュを電場の計算と比較に使用します。
 

ソフトウェアアップデート

ソフトウェアのアップデートを行いました。保証書に書かれているURLからダウンロードして頂くことができます。

最新版はBasic(32ビット版)はアルファベット10文字のレジストレーションコード、Pro(64ビット版)は6から始まる数字9桁のレジストレーションナンバーに対応しております。これらのレジストレーションコード/ナンバーをお持ちでない方は info@asl-i.com までお問い合わせください。

アップデート内容:

HiPhiおよびMagnum Pro 2017.4.17

  • 特定の環境においてRelative residual(相対残差)が1.0のまま更新されなくなる問題を解消しました。

電子/イオンビームの計算で粒子数が多い場合の表示

OmniVIewのフィルター機能について、お知らせいたします。
 
電子ビームやイオンビームの計算で、粒子数が多い場合、OmniViewは自動的にフィルター機能を使って粒子の数を間引いて表示します。
しかし粒子の軌道が複雑な場合は一部の粒子しか表示されないことによってすべての粒子を表示した場合と見え方がかなり違って見えてしまう場合がありえます。
 
そのような場合、すべての粒子を表示するには下記のようにしてください。
 
(1) PLOTCONTROLメニューの「Orbit filter」を選択します。
(2) 右側のNSkipのボックスの数字がどれくらい粒子を間引いて表示するかをしめしています。これを1にしてください。
(3) OKをクリックすればすべての粒子が表示されます。

ソフトウェアアップデート

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アップデート内容:

Magnum 2017.3.15

  • 鉄の領域を貫通する場合の電流要素の位置のエラーリストを修正しました。
  • HeatWave 2017.3.15

    • GamBet、RFE3、Aetherからのソース分布に時間依存の動きを設定する機能を追加しました。 ソース変位ベクトルの成分は、表関数または関数式で指定することができます。

    GenDist 2017.3.15

    • PRT / SRCファイルの読み込みと書き込み、粒子分布の変換とフィルタリングをスクリプトの制御下で実行する機能(バックグラウンド動作)を追加しました。

    GamBet 2017.3.15

    • 放射線源とビームを表す大規模な分布を生成するためのツールを追加しました。

    GBView2 2017.3.15

    • レジストリにプログラム設定を保存し、次回の実行時に復元するようにしました。

    GBView3, GBView2 2017.3.15

    • SmoothDose関数の動作を修正しました。

    GamBet, GB_Sow 2017.3.15

    • エスケープファイルのフィルタリングを拡張して、粒子の方向ベクトル(Ux、Uy、Uz)の成分も含めるようにしました。

ソフトウェアアップデート

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最新版はBasic(32ビット版)はアルファベット10文字のレジストレーションコード、Pro(64ビット版)は6から始まる数字9桁のレジストレーションナンバーに対応しております。これらのレジストレーションコード/ナンバーをお持ちでない方は info@asl-i.com までお問い合わせください。

アップデート内容:

GamBet 2016.12.9

  • 設定スクリプトから読み取った数値を包括的にエラーチェックする機能を追加しました。
  • リスティングファイルに進行状況インジケータを含めて、長いバックグラウンド実行時のステータスをユーザーが確認できるようにしました。

EStat, Nelson, PerMag, Pulse, RFE2, TDiff 2016.12.9

  • 等高線図と塗りつぶし等高線図のために、ユーザーがカスタムの数値間隔をクリップボードを介して入力する仕組みを追加しました。

ソフトウェアアップデート

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アップデート内容:

PhiView, MagView, HWV, RFE3View 2016.10.11

  • ANALYSIS/SURFACE INTEGRALにおいて計算値の最大値と最小値をリストする機能を追加しました。

すべてのBasicプログラム 2016.10.11

  • バッチファイルでの操作におけるエラー出力に関するコマンドラインパラメータの間違いを修正しました。

HWV, PhiView, MagView, RFE3View, Aerial, GBView3 2016.10.11

  • SURFACEプロットにおけるスライス位置をリスト出力する際のエラーを修正。

Mesh 2016.10.11

  • 不正なベクトル・アウトラインを示すエラー出力時の問題を修正。

Aether 2016.10.11

  • 電磁場エネルギーの時間平均のスライスプロットの問題を修正。
  • 高インピーダンス材質およびオープン回路境界をシミュレートする特別なVOIDマテリアルを新たに追加。
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