Elektronika

Elektromagnetik Dasar

Jalur Pembelajaran Konsep Elektromagnetik Dasar ini berfungsi sebagai sumber e-learning untuk konsep dasar elektromagnetik. Dimulai dengan memperkenalkan dasar-dasar aljabar vektor, yang menjadi dasar teori elektromagnetik. Konsep lanjutan seperti elektromagnetik dan magnetostatika diperkenalkan kemudian. Jalur pembelajaran ini adalah pendahulu untuk topik yang lebih maju yang dapat meningkatkan pengetahuan Anda tentang elektromagnetik.

Dasar-dasar Aljabar Vektor

Kursus ini memberikan pengenalan aljabar vektor dan tiga sistem koordinat yang paling umum. Empat fungsi dasar aljabar vektor — penjumlahan, pengurangan, perkalian titik, dan perkalian silang — dibahas baik secara grafis maupun simbolis di masing-masing dari tiga sistem koordinat, dan persamaan untuk transformasi sistem koordinat disajikan.

Elektrostatika di Ruang Bebas

Kursus ini memperkenalkan sifat dasar medan elektrostatik. Ini mendefinisikan konsep medan listrik, muatan listrik dan hubungan di antara mereka. Ini juga membahas gaya antara muatan terdekat, pekerjaan yang dilakukan oleh medan listrik, penyimpanan energi medan dan potensial listrik, atau tegangan.

Magnetostatika di ruang bebas

Kursus ini memperkenalkan teori medan magnet statis, atau magnetostatik. Topik diskusi meliputi Hukum Biot-Savart, Hukum Ampere dan potensi magnet, yang membantu Anda menghitung medan magnet yang dihasilkan dari berbagai distribusi arus.

Interaksi Elektrostatik

Pada mata kuliah ini, kita akan membahas beberapa hukum dasar elektrostatika dalam konteks materi, termasuk hubungan konstitutif dan percabangannya untuk persamaan ruang bebas yang kita kembangkan dalam mata kuliah Elektrostatika Dalam Ruang Bebas, kondisi batas medan listrik pada suatu batas antara dua media yang berbeda, dan kapasitansi.

Interaksi Material Magnetostatik

Dalam kursus ini, kita akan membahas beberapa hukum dasar magnetostatika, dalam konteks material. Kita akan mulai dengan melihat hubungan konstitutif antara B dan H, kemudian pindah ke kondisi batas medan magnet pada antarmuka antara dua media. Kemudian kita akan membahas induktansi, Energi Magnetik, Gaya, dan Torsi, Hukum Faraday dan Lenz, dan EMF Gerak dan Transformator. Ikhtisar ini adalah bagian dari Kursus Inovasi Ansys: Interaksi Material Magnetostatik.

Memulai dengan Ansys Electronics Desktop

Dalam jalur pembelajaran ini, Anda akan mempelajari cara menggunakan berbagai jenis desain di dalam Ansys Electronics Desktop. Jalur pembelajaran ini membantu Anda memulai dengan Ansys Electronics Desktop. Tujuan dari jalur pembelajaran ini adalah untuk mengenal semua desain yang tersedia. Ini mencakup semua konsep dasar tentang merancang dan menganalisis produk frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dan bagaimana kami dapat melakukan analisis termal pada produk ini. Ini juga mencakup dasar-dasar ekstraktor Q3D yang menghitung parameter parasit produk elektronik yang bergantung pada frekuensi dan tata letak 3D HFSS yang berfokus pada struktur berlapis atau desain PCB.

Ansys HFSS

Ansys Maxwell

Maxwell adalah alat elektromagnetik untuk menganalisis fenomena dan perangkat frekuensi rendah. Itu terintegrasi ke dalam Desktop Elektronik, bersama dengan semua alat elektromagnetik Ansys lainnya. Itu juga dapat diintegrasikan dalam Platform Workbench untuk analisis multifisika. Geometri dapat dibuat langsung di dalam Maxwell atau diimpor dari alat CAD eksternal. Maxwell dapat diluncurkan dari instalasi Ansys Workbench juga. Alur kerja ini ditujukan ketika Maxwell akan menggunakan salah satu dari berbagai fitur dalam sistem Workbench, seperti koneksi CAD, desain eksperimen, atau analisis multifisika. Pemecah kuasi-statis di Maxwell menawarkan algoritme penyempurnaan meshing otomatis. Solver transien memungkinkan analisis gerakan besar dan transien mekanis.

Icepak di Ansys Electronics Desktop

Analisis termal pada tingkat komponen dan sistem diperlukan untuk memperkirakan kinerja perangkat dalam jangka waktu yang lama. Menggunakan analisis termal dapat membantu Anda mengevaluasi panas internal yang dihasilkan oleh sirkuit elektronik dan memvisualisasikan kemungkinan ventilasi dengan mengikuti aliran udara. Dengan demikian, perancang dapat memastikan bahwa sirkuit atau perangkat elektronik ini beroperasi dalam kondisi termal yang diinginkan. Analisis termal juga dapat menentukan efek dari kondisi lingkungan pada sirkuit elektronik ini. Alat Icepak yang terintegrasi dengan Ansys Electronics Desktop (AEDT) dapat digunakan untuk analisis elektrotermal ini. Kursus ini berfokus terutama pada dasar-dasar Icepak dan analisis elektrotermal dengan menggunakan analisis multifisika di dalam AEDT.

Integritas Sinyal Q3D

Ansys Q3D extractor adalah pemecah 3D kuasi-statis untuk mengekstrak parameter RLGC yang digabungkan dan model SPICE. Ansys Q3D menggunakan tiga pemecah yang berbeda untuk membuat mesh pada desain dan untuk mendapatkan hasil yang akurat. Ketiga pemecah tersebut berbeda dalam hal pembuatan mesh, pengaturan konvergensi, dan hasil. Ekstraktor Q3D menghitung resistansi, kapasitansi, induktansi, dan parameter RLGC. Dalam kursus ini, Anda akan mempelajari dasar-dasar Integritas Sinyal Q3D Ansys dan alur kerja simulasi bidang EM kuasi-statis. Kursus ini akan mencakup konsep-konsep seperti menyiapkan alur kerja; menetapkan batas, jaring dan terminal; mengatur parameter frekuensi dan sapuan; dan memplot hasilnya dengan hamparan bidang. Kursus ini juga akan membahas beberapa persamaan dasar yang berkaitan dengan kapasitansi dan induktansi dan kemudian memperkenalkan beberapa operasi matriks dasar. Ini memperkenalkan dua matriks kapasitansi penting - matriks kapasitansi Maxwell dan SPICE. Pada akhir kursus ini, Anda akan terbiasa dengan beberapa metode pengurangan matriks kapasitansi dan induktansi, dengan contoh terkait.

Tata Letak 3D HFSS

Ansys Electronics Desktop (AEDT) menyediakan antarmuka pengguna umum untuk beberapa produk, di mana setiap produk berfokus pada jenis fisika tertentu. Ansys HFSS menawarkan dua pendekatan berbeda: (1) HFSS sepenuhnya arbitrer 3D (FA3D), yang juga dikenal sebagai MCAD, dan (2) tata letak HFSS 3D. Tata letak 3D HFSS dapat digunakan secara luas untuk simulasi dengan lapisan, jaring, komponen, dan tumpukan. Ini juga berisi beberapa jenis pemecah. Tata letak 3D HFSS menyusun geometri dalam hal lapisan yang umum dalam desain berbantuan komputer elektronik (ECAD), termasuk tata letak papan sirkuit cetak (PCB) dan sirkuit RF/microwave. Penyambungan 3D dan simulasi FEM dalam tata letak 3D HFSS sama seperti pada simulasi geometri 3D arbitrer penuh (MCAD) HFSS. Kursus ini berfokus terutama pada dasar-dasar tata letak 3D HFSS dan menekankan fitur dan kemampuan utamanya.

Fluida

Dasar-dasar Dinamika Fluida

Dari atmosfer kita hingga darah yang mengalir di pembuluh darah kita, cairan ada di mana-mana dan sangat penting bagi kehidupan. Studi tentang fluida yang bergerak disebut dinamika fluida, dan para insinyur mengandalkannya untuk merancang dan mengoptimalkan aplikasi teknik. Prinsip-prinsip dinamika fluida memungkinkan para insinyur merancang roket yang membawa manusia ke luar angkasa, untuk mendinginkan elektronik berkinerja tinggi, untuk memberi daya pada kota-kota kita, dan banyak lagi aplikasi teknik penting lainnya. Dalam jalur pembelajaran ini, kita akan mulai dengan menjawab pertanyaan sederhana namun penuh teka-teki “Apa itu fluida?” Kami kemudian akan melanjutkan melalui kursus yang secara bertahap menambah kecanggihan dan membangun fondasi untuk mempelajari dasar-dasar dinamika fluida. Jalur pembelajaran ini adalah pendahulu untuk topik yang lebih maju yang dapat memperluas wawasan Anda tentang dinamika fluida.

Apa itu Fluida?

Statika Fluida

Kinematika Fluida

Membentuk Persamaan Fluida

Kursus ini membahas lima persamaan yang mengatur dinamika fluida — kekekalan massa (satu), momentum (tiga) dan energi (satu) — yang biasanya disebut sebagai persamaan Navier-Stokes. Ini mendefinisikan transportasi Reynolds dan teorema divergensi Gauss, serta elemen yang diperlukan untuk pemodelan matematika yang akurat.

Analisis Dimensi dan Kesamaannya

Fokus kursus ini adalah analisis dimensional dan kesamaannya. Pertama-tama kita akan mengeksplorasi ide dan pentingnya kesamaan geometris dan dinamis. Selanjutnya, kita akan mengidentifikasi beberapa bilangan dimensional yang penting dan menggunakannya untuk tidak mendimensikan persamaan Navier-Stokes. Akhirnya, kita akan menjelajahi Teorema Buckingham-Pi, yang memberikan dasar formal matematis untuk menurunkan grup non-dimensi untuk masalah fisik apa pun. Dengan menggunakan Ansys Fluent untuk menyelesaikan contoh simulasi dan pekerjaan rumah, Anda akan mendapatkan pengalaman langsung dan memperdalam pemahaman Anda tentang konsep yang dipelajari dalam kursus ini.

Pendekatan Sederhana Aliran Fluida

Dalam kursus ini, Anda akan belajar bagaimana mendapatkan solusi analitik untuk beberapa masalah mendasar dengan membuat perkiraan aliran fluida. Pertama-tama Anda akan mempelajari berbagai jenis aproksimasi seperti inkompresibilitas, inviscid, dll., dan memahami penerapannya. Kemudian, Anda akan mempelajari secara rinci tentang kelas khusus aliran yang disebut “aliran potensial” dan menjelajahi seluruh jajaran aliran potensial fundamental. Akhirnya, Anda akan belajar tentang dua aliran terpenting dalam dinamika fluida teoretis, yaitu aliran di atas silinder melingkar dan aliran di atas silinder melingkar yang berputar, yang terakhir membuka jalan untuk memahami dan menghitung gaya angkat yang dihasilkan oleh objek dalam aliran eksternal. Untuk memperdalam pemahaman Anda tentang semua aspek ini, ada contoh simulasi dan latihan pekerjaan rumah, di mana Anda akan menggunakan Ansys Fluent untuk mensimulasikan masalah aliran fluida.

Aliran Laminar Kental

Aliran Kental Nyata

Dalam kursus ini, Anda akan belajar tentang dasar-dasar aliran laminar viskos. Aliran ini dapat dibatasi (internal) atau tidak terbatas (eksternal). Pertama, Anda akan belajar tentang berbagai gaya fluida yang bekerja pada suatu benda dalam aliran tak terbatas dan mengkategorikannya sebagai gaya angkat dan gaya seret. Selanjutnya, Anda akan memahami konsep aliran internal yang digerakkan oleh tekanan saat kita memeriksa aliran Couette dan Poiseuille yang terkenal. Akhirnya, kami akan menggunakan Ansys Fluent untuk mensimulasikan beberapa aliran teknik praktis untuk mendapatkan pemahaman yang lebih dalam tentang aliran laminar kental.

Teori Lapisan Batas Laminar

Dasar-dasar Aliran Turbulen

Dalam kursus ini, beberapa aspek mendasar dari turbulensi akan dibahas. Konsep transisi laminar-turbulen pertama kali diperkenalkan, diikuti dengan diskusi rinci tentang apa yang merupakan turbulensi. Kerangka teoritis, termasuk persamaan yang mengatur, untuk memahami aliran turbulen kemudian disajikan, diikuti dengan diskusi tentang masalah penutupan dan bagaimana menghadapinya.

Aliran Internal Nyata

Kursus ini memberikan gambaran tentang aliran internal, cabang mekanika fluida yang membahas aliran fluida yang dibatasi oleh dinding padat dan efek viskosnya. Pemahaman ini membantu memperkirakan kerugian yang akan terjadi pada saluran internal dan memungkinkan para insinyur merancang sistem pemompaan yang sesuai untuk mempertahankan laju aliran yang benar.

Aliran Eksternal Nyata

Kursus ini memberikan gambaran tentang aliran eksternal, cabang mekanika fluida yang melihat situasi di mana suatu benda bergerak dalam fluida atau fluida mengalir di atas benda yang diam. Kita akan mulai dengan menganalisis gaya-gaya yang diberikan oleh fluida pada benda. Kami kemudian akan berbicara tentang pemisahan aliran dan aliran geser bebas seperti bangun jet dan lapisan pencampuran. Dengan benar-benar memahami perilaku arus eksternal, para insinyur dapat merancang pesawat terbang, mobil, dan kereta berkecepatan tinggi yang hemat bahan bakar.

Di luar Viskositas

Dasar-dasar Aliran Kompresibel

Aplikasi rekayasa kritis seperti mesin jet, mesin roket, pipa gas, terowongan angin, penerbangan supersonik, dll., mengandalkan aliran cairan pada kecepatan tinggi. Pada kecepatan seperti itu kompresibilitas fluida menjadi penting dan harus dipertimbangkan saat merancang aplikasi tersebut. Dalam jalur pembelajaran ini kita akan mengeksplorasi dasar-dasar aliran kompresibel. Kami akan mulai dengan memperkenalkan Dasar-dasar Aliran Kompresibel. Kemudian, kita akan berbicara tentang Shock – Teori Ekspansi dan aplikasinya. Kami kemudian akan membahas Aliran Kompresibilitas Internal yang memainkan peran penting dalam desain aplikasi teknik.

Dasar-dasar Aliran Kompresibel

Teori Ekspansi Kejut

Ketika aliran supersonik menyimpang dari jalur alirannya karena alasan apa pun, seperti keberadaan benda padat, gelombang kejut dan ekspansi akan dihasilkan. Fokus kursus ini adalah menganalisis gelombang supersonik kompresibel ini. Pertama-tama kita akan mempelajari guncangan normal dan bagaimana memperoleh variasi sifat aliran pada guncangan tersebut. Selanjutnya, kita akan memanfaatkan pemahaman kita tentang guncangan normal dan mempelajari fisika aliran yang mengandung guncangan miring dan busur. Akhirnya, kita akan mengeksplorasi fenomena gelombang ekspansi dan bagaimana ini berbeda secara fundamental dari gelombang kejut.

Aplikasi Ekspansi Kejut

Sekarang, kita sudah familiar dengan teori ekspansi kejut. Dalam kursus ini, kita akan melihat aspek-aspek terapan dari teori ini. Pertama, kita akan belajar tentang bagaimana gelombang kejut dan gelombang ekspansi berinteraksi satu sama lain dan dengan sekitarnya untuk menghasilkan pemantulan dan pembatalan gelombang. Kami kemudian akan melihat aplikasi tertentu, seperti aliran supersonik di atas berlian dan airfoil simetris melengkung, di mana kami dapat menggunakan teori ekspansi kejut untuk menghitung sifat aliran yang kemudian digunakan untuk memperkirakan koefisien lift dan drag. Kami kemudian akan mengalihkan perhatian kami untuk memahami fenomena transien seperti gelombang terbatas dan menganalisis masalah tabung kejut Sod yang terkenal.

Aliran Kompresi Internal

Banyak aplikasi teknik yang penting seperti mesin jet, mesin roket, pipa gas, terowongan angin, dll., mengandalkan aliran kompresibel internal. Saat merancang sistem ini, para insinyur mencoba mencapai tujuan mereka dengan kerugian minimal dari gelombang dan gesekan yang dapat dikompresi. Dalam kursus ini kita akan melihat ke dalam berbagai aspek aliran kompresibel internal. Kita akan mulai dengan aliran satu dimensi dengan penambahan panas dan gesekan. Kemudian kami akan menganalisis aliran kuasi-1D dan menerapkan pengetahuan tersebut pada analisis nozel konvergen-divergen, diffuser, dan terowongan angin. Terakhir, kita akan membahas metode karakteristik dan menggunakannya dalam desain nozel supersonik.

Perpindahan Panas dalam Fluida

Dari pembangkit listrik hingga sistem HVAC, dari pendinginan elektronik hingga persiapan makanan, perpindahan panas ada di mana-mana. Faktanya, perpindahan panas memfasilitasi keberadaan kehidupan di planet kita. Dalam jalur pembelajaran ini kita akan mengeksplorasi dasar-dasar perpindahan panas dalam aliran fluida. Kita akan mulai dengan melihat tiga mode perpindahan panas yang berbeda – konduksi, konveksi dan radiasi. Kami kemudian akan membahas beberapa konsep kunci dalam konduksi termal sebelum pindah ke diskusi rinci tentang konveksi. Kami akan membahas konveksi paksa di kedua aliran internal dan eksternal dan mempelajari cara kerja penukar panas. Kami akan menyelesaikan jalur pembelajaran dengan melewati konveksi alami.

Pengantar Perpindahan Panas dalam Fluida

Dari sistem HVAC hingga pendinginan elektronik, dari pembangkit listrik hingga persiapan makanan, perpindahan panas ada di mana-mana. Faktanya, keberadaan kehidupan di Bumi bergantung pada panas matahari. Proses perpindahan panas terjadi antara dua sistem yang berada pada temperatur yang berbeda, dengan sistem pada temperatur yang lebih tinggi mentransmisikan energi ke sistem pada temperatur yang lebih rendah. Transmisi energi ini dapat terjadi melalui tiga mode: konduksi, konveksi dan radiasi. Seringkali, dalam situasi dunia nyata, panas ditransfer oleh ketiga mode secara bersamaan. Dalam kursus ini, kita akan mulai dengan membahas beberapa konsep dasar termodinamika, memahami berbagai mode perpindahan panas dan akhirnya menggali lebih dalam proses perpindahan panas melalui konduksi.

Konveksi Paksa dalam Aliran Eksternal

Perpindahan panas konveksi paksa mengacu pada proses di mana aliran fluida yang dihasilkan oleh sarana eksternal, seperti kipas atau gradien tekanan yang dipaksakan secara eksternal, mengekstrak atau memberikan panas dari atau ke objek pada suhu yang berbeda dari suhu aliran. Konveksi paksa biasanya digunakan dalam aplikasi seperti pendinginan komponen elektronik dengan kipas angin, pemanasan rumah menggunakan blower udara paksa, pendinginan oli dan pendingin di kendaraan menggunakan udara paksa eksternal, dll. Dalam kursus ini, pertama-tama kita akan melihat beberapa aspek mendasar. konveksi paksa dan kemudian membahas detail yang lebih baik mengenai kecepatan dan lapisan batas termal. Akhirnya, kami akan menganalisis perpindahan panas konveksi paksa dalam aliran eksternal tertentu seperti aliran di atas pelat datar, aliran silang di atas silinder, aliran silang di atas bank tabung, dan aliran jet yang menimpa.

Cara Kerja Penukar Panas

Konveksi paksa adalah fenomena penting dalam banyak aplikasi teknik yang melibatkan perpindahan panas dan massa. Cairan dipaksa mengalir melalui pipa dan saluran untuk mencapai transfer energi panas yang diinginkan. Untuk aplikasi seperti itu gesekan di dinding menciptakan penurunan tekanan melintasi aliran dan konveksi termal mengatur perpindahan panas secara keseluruhan. Dalam kursus ini, kita akan mulai dengan analisis kecepatan dan medan termal dalam aliran internal. Kami kemudian akan menyelidiki analisis perpindahan panas umum dalam aliran internal dan membahas berbagai korelasi aliran pipa laminar dan turbulen. Terakhir, kami akan memperkenalkan berbagai jenis penukar panas dan mempelajari cara melakukan analisis desain dan kinerja.

Konveksi Alami

Pernahkah Anda bertanya-tanya bagaimana secangkir kopi panas menjadi dingin ketika Anda meninggalkannya di atas meja? Meskipun tidak ada gaya eksternal, perpindahan panas konveksi masih terjadi karena arus konveksi yang ada di dalam udara ambien karena gradien densitas. Ini disebut sebagai konveksi alami dan merupakan fokus dari kursus ini. Konveksi alami memainkan peran penting dalam banyak aplikasi industri seperti pembangkit listrik, sistem HVAC dan pendinginan elektronik. Selain itu, ini adalah kekuatan pendorong untuk banyak proses alam seperti arus laut dan atmosfer. Dalam kursus ini, kita akan mulai dengan memahami fisika di balik konveksi alami secara lebih rinci dan menindaklanjutinya dengan diskusi tentang profil lapisan batas dalam konveksi alami. Kami kemudian akan membahas bagaimana konveksi alami bervariasi dalam aliran eksternal dan internal dengan menganalisis beberapa kasus kanonik seperti aliran di atas pelat, aliran antara pelat paralel, aliran di dalam selungkup, dll.

Fluida Cornell SimCafe

Jalur Pembelajaran SimCafe Fluids ini berfungsi sebagai sumber e-learning untuk mengintegrasikan alat simulasi standar industri ke dalam kursus dan menyediakan sumber daya untuk pembelajaran tambahan di luar kelas. Kursus berikut menunjukkan bagaimana memecahkan masalah aliran fluida yang dipilih menggunakan Ansys Fluent. Kursus berbasis tutorial ini mengikuti langkah tingkat tinggi yang sama; dimulai dengan pra-analisis dan diakhiri dengan verifikasi dan validasi. Keberhasilan menyelesaikan kursus simulasi ini akan memberikan pemahaman menyeluruh tentang cara menyiapkan simulasi CFD menggunakan Ansys Fluent.