Ansys EMC Plus and Charge Plus What’s New 2025 R1
개요
Ansys EMC Plus와 Charge Plus 2025 R1의 새로운 기능을 알아보겠습니다.
주요 신규 기능
- Conformal Boundary Approximation (CBA) Surfaces 기능 추가 (공통)
그림 1. CBA Surfaces
CBA는 입방체 mesh면 내에서 곡면의 등간 근사를 허용합니다.
주요 좌표축(X, Y, Z)과 정렬되지 않은 표면의 경우 계단식(stair-casing) 현상이 정확도를 제한할 수 있습니다.
사용자는 계단 현상으로 인한 부정확성을 보정하기 위해 CBA 표면 옵션을 선택할 수 있습니다.
Cartesian Yee Grid Meshing 방식의 장점을 유지하면서도 오류를 줄일 수 있습니다.
- 케이블 자동 트위스팅 업데이트 (EMC Plus)
EMC Plus는 이제 solver에서 케이블을 자동으로 twisting 하는 기능을 제공합니다.
사용자는 더 이상 케이블을 수동으로 twisting 할 필요가 없습니다.
사용자는 미터당 회전 수(twist pitch)를 입력하면 됩니다.
전송선로 이론의 정전용량 및 인덕턴스 행렬 계산은 케이블의 각 mesh 세그먼트에 대해 자동으로 수행됩니다.
성능 및 유저 편의성 업데이트
1.Mesh 최적화 기능 (공통)
그림 2. 새로운 mesh 저장 방식
이전에는 대형 mesh 모델을 저장하거나 열 때 사용자 인터페이스 부분에 문제가 발생했습니다.
EMA는 대형 및 복잡한 데이터들을 효율적으로 저장하고 관리할 수 있도록 mesh 저장 방식을 새로운 데이터 모델(HDF5)로 전환했습니다.
이 기능은 자동으로 작동하며 더 빠른 로딩 및 저장 속도를 제공합니다.
2. EMA3D 아카이브 파일 형식 (공통)
사용자 인터페이스에서 단일 클릭으로 “archive” 파일을 생성할 수 있습니다.
이 파일은 모든 모델 파일, mesh 파일 및 결과를 “.ema3d” 확장자의 단일 아카이브 파일로 저장합니다.
“.ema3d” 아카이브 파일은 이동이 가능하며 동료와 공유하거나 고성능 컴퓨터로 옮겨 시뮬레이션 할 수 있습니다.
3. Mesh 시각화 (공통)
그림 3. Mesh 시각화 기능
EMC Plus의 주요 기능 중 하나는 3D로 mesh를 시각화하고 검사할 수 있는 기능입니다.
사용자는 물체의 원하는 부분을 선택하여 mesh를 시각화 할 수 있습니다.
새로운 mesh 보기 기능은 이전보다 더 성능이 우수하며 부품, 소재 또는 CAD viewport에서 직접 선택할 수 있습니다.
Clipping 평면을 사용하여 내부 mesh 요소를 확인할 수 있습니다.
4. Material Assignment Inspection 기능 추가 (공통)
그림 4. Material Assignment Inspection 기능
더 빠르고 직관적인 물성 설정 및 확인 기능이 추가되었습니다.
사용자는 CAD viewport 또는 구조 트리를 사용하여 개체를 선택해 물성을 확인하거나 변경할 수 있습니다.
시뮬레이션 트리에서 물성별로 선택하면 “발광”하여 시각화 할 수 있습니다.
5. 기존의 Discovery 3D 시각화 기능 (공통)
그림 5. 다운 샘플링된 Discovery 3D 시각화 기능
EMC Plus와 Charge Plus(FDTD) 결과는 기존 Discovery 시각화 도구를 사용하여 3D에서 시각화 할 수 있습니다.
이전에는 셀이 매우 많은 시뮬레이션을 시각화하기 어려웠습니다.
이제 사용자는 대형 모델의 결과를 다운 샘플링하여 성능에 영향을 주지 않고 시각화 할 수 있습니다.
추가 업데이트
1. Window Functions in Discrete Fourier Transforms (공통)
EMC Plus와 Charge Plus 시뮬레이션은 시간 영역에서 이루어집니다.
사용자는 주파수 영역 결과를 얻기 위해 이산 푸리에 변환(DFT)을 수행해야 합니다.
Window(또는 Windowing) Functions은 에너지가 거의 0의 필드 값에 도달하기 위해 긴 시뮬레이션 시간이 필요하지 않으면
서도 정확한 결과를 제공합니다.
대부분의 푸리에 변환 사용자 인터페이스 기능에는 이제 “Window” 옵션이 포함됩니다.
2. Power Balance Method (PwB) 업데이트 (EMC Plus)
그림 6. Power Balance Method
닫힌 몸체는 이제 Cavity 형상으로 사용할 수 있습니다.
표면은 개구부 및 흡수체로 선택할 수 있습니다.
개구부 및 흡수체에 대한 형상 계산이 자동으로 수행됩니다.
선택된 심(seam) 라인의 길이가 계산됩니다.
à 심의 너비는 사용자가 수동으로 입력해야 합니다.
3. 다층 표면 물성 설정 (공통)
그림 7. Multiple Thin Layer Materials
사용자는 표면에 여러 개의 얇은 층을 포함하는 효과적인 표면을 할당할 수 있습니다.
사용자는 두께, 유전율, 전도율이 다른 임의의 얇은 층을 설정할 수 있습니다.
새로운 solver 알고리즘은 많은 계산 cell을 사용하지 않고도 정확성을 유지합니다.
4. Charge Plus 유체 경계 조건 개선 (Charge Plus)
그림 8. Charge Plus 유체 경계 조건 개선
Charge Plus의 플라즈마 역학 시뮬레이션에서는 여러 종류의 Inlet과 Outlet 경계 조건을 사용할 수 있도록 개선되었습니다.
플라즈마, 표면 및 Inlet/Outlet 유형을 선택하고 관련 매개변수를 제공합니다.
그림 9. 파이프 Slip 설정
벽 경계 유형을 사용해 파이프의 내벽에 대해 Free Slip 또는 No Slip 조건을 지정할 수 있습니다.
- 새로운 API (공통)
다음과 같은 API가 업데이트 되었습니다.
- 얇은 와이어
- Domain 배경
- 절연 파괴 영역
- 신호 생성
- 얇은 와이어 probe
- 가변 그리드
- 차동 전압원
- MHARNESS 구조
EMA 사용자는 Python을 사용해 프로세스를 자동화하고 머신 러닝 프레임워크와 연결하는 데 API를 사용합니다.
EMC Plus의 사용자 인터페이스 기능은 이번 릴리스에서 사용할 수 있습니다.
- Raytracing probes 및 성능 업데이트 (Charge Plus)
그림 10. Raytracing probes 및 성능 업데이트
EMA의 방사 도구는 Raytracing을 사용해 고에너지 효과로부터 전자 장비의 차폐를 계산합니다.
새로운 Raytracing probe인 감지기를 사용하면 전체 구성 요소를 probe로 지정할 수 있습니다.
Raytracing solver는 안정성과 성능이 추가로 개선되었습니다.
7. Mesh 업데이트: 연결 Mesh (공통)
그림11. Mesh 성능 업데이트
Mesh 엔진 성능이 업데이트되어 복잡하고 좌표축과 잘 정렬되지 않은 표면의 연결성을 개선합니다.
Charge Plus의 RF 플라즈마 업데이트
- 1D Sheath Modeling – Analytic and Kinematic
그림 12. RF 플라즈마 업데이트
3D Bulk 플라즈마와 경계 사이의 연결을 통해 매우 얇은 Sheath를 제대로 해결할 수 있습니다.
3D Bulk 플라즈마에서 적응형 mesh보다 더 정확한 Sheath 모델링을 제공합니다.
Analytic Sheath:
Charge Plus에서는 Sheath를 유한 차분 subgrid로 나누어 비선형 푸아송 방정식의 공간 이산화에 사용합니다.
국부적인 bulk 플라즈마 전위에 맞는 점근적 경계 조건을 적용할 수 있습니다.
각 유한 표면 요소는 자체 국부 Sheath 설명을 가집니다.
Kinematic Sheath PIC-1D3V:
1D Sheath sub-cell 알고리즘은 챔버의 각 표면 요소에서도 Sheath를 해결합니다.
이것으로 인해 시뮬레이션이 더욱 정확해집니다.
Kinematic Sheath 모델에서 표면 반응을 해결할 수 있습니다.
- 안정성 개선 – Energy Conserving Semi-Implicitization (ECSIM)
그림 13. Energy Conserving Semi-Implicitization
개선된 형상 함수는 PIC↔FEM 간의 정확한 보간을 보장합니다.
Implicitization은 Debye length를 해결하지 못해 발생하는 수치적 가열 문제를 방지합니다.
이 도구는 PIC 입자의 전류를 사용해 FEM에서 입자를 밀어내는 전기장을 수정하는 semi-implicit exact energy 방식을 사용합니다.
3. 새로운 후처리 기능 – EEDF
그림 14. EEDF at Various Time Steps in RF Cube Model
전자 에너지 분포 함수(Electron Energy Distribution Functions)는 시간에 따른 플라즈마 상태를 설명합니다.
다양한 RF 사이클 후 전자 에너지를 모니터링할 수 있습니다.
예) 테스트 모델의 25, 50, 100, 200 사이클 후 결과를 모니터링할 수 있습니다.
- 3D 모델의 2D 슬라이스 생성으로 요소 수 감소
그림 15. GEC Reactor simulation
2D CAD를 활용해 GEC 반응기(GEC Reactor)를 0.25 Torr에서 정상 상태로 12시간 내에 데스크톱에서 완전히 해결할 수 있습니다.
전체 PIC 시뮬레이션은 ECSIM, Sheath 모델, 2D CAD와 함께 사용해 효율적으로 수행할 수 있습니다.
마무리
이번 2025R1 버전의 Ansys EMC Plus와 Charge Plus의 새롭게 추가된 점과 변경된 점을 알아보았습니다.
유저 편의성 기능이 많이 추가/개선되었습니다.
