电磁仿真的自动网格剖分

2014年 12月 9日

所有专注于电磁仿真的工程师都曾面临这样一个问题:身边的结构、流体或化工领域的同事只需轻点一下按钮就可以完成模型的网格剖分,您却要为无限元或完美匹配层的网格剖分费尽心力。不过,现在您也可以通过一两下点击来实现自动网格剖分。我将在本篇博客中向您展示如何实现。

开放边界电磁仿真

我们经常需要研究模拟对象周围的电磁现象,因此就需要创建一个边界将几何周围的空气域包围。理论上,我们的模型应该包含较大的域(从技术上来讲,甚至是无限大的域),但显然我们不会这样做。

在 COMSOL Multiphysics 中,这个问题可以通过增加无限元域以及完美匹配层 (PML) 解决,它们将代替那些大型的开放式边界。无限元域支持模拟无边界域。完美匹配层会吸收进入域内的所有波,防止波被边界反射回来。

有关这些特征的详细信息,您可以阅读《COMSOL Reference Mannual》第 300 页。

我们需要对这些虚拟域进行剖分从而得到正确结果,但手动剖分网格非常耗时。现在,COMSOL Multiphysics 5.0 版本提供的物理场控制网格选项将帮助您完成对这些域的网格剖分。

汽车天线模型。
我的同事 Jiyoun Munn 开发的图像与模型。他通过对 PML 层进行自动网格剖分节省了大量时间,做出了这张非常棒的效果图。

自动剖分无限元

现在只需点击两次鼠标即可实现无限元域的网格剖分。事实上,我甚至能够在一张图中总结出这个特征的使用过程。

在设定窗口实现自动网格剖分。
在物理场接口节点的设定窗口实现自动网格剖分(例如,磁场、电流等)。

启用‘物理场控制网格’特征后,点击‘网格’按钮,COMSOL Multiphysics 将使用‘扫掠’网格完成无限元域的剖分,同时也会剖分其他域。这就是所有操作。

当然,会有一些用户习惯于能够参与所有操作。与 COMSOL Multiphysics 中的大部分特征一样,您仍可以自由检查网格序列,并按照个人习惯编辑。

下方的视频介绍了针对无限元执行和使用‘物理场控制网格’的简要过程,以及如何对其进行检查和编辑。

完美匹配层的自动网格剖分

对经常进行‘电磁波,频域’仿真的用户来说,接下来的内容将会非常有帮助。这个过程略微复杂一些,您需要勾选一个复选框,并指定最大单元尺寸。当剖分‘电磁波,频域’时,‘最大单元尺寸’最大为波长的 20%。较合理的做法通常是将它设为波长参数的 1/5;当然,您也可以输入数值。

指定最大单元尺寸。
启用自动网格剖分,并将最大单元尺寸设为波长除以 5。

之后的操作与无限元相同。您可以观看下方视频,学习完美匹配层的整个自动网格剖分过程,以及如何检查和编辑网格序列。

下一步

对于所有 COMSOL 仿真软件用户而言,如果模型中涉及无限元或完美匹配层,这一简单特征帮您省去了手动对这些域进行网格剖分所需的各种繁琐工作,这将彻底改变您的模拟体验。

如果您暂时还没有尝试过这一操作的话,现在就去下载最新版 COMSOL,体验如何在电磁仿真中使用自动网格剖分吧。

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评论 (3)

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文萍 许
2016-11-24

视频观不看不了……

文萍 许
2016-11-24

视频观看不了……

Yuansheng Zheng
2016-11-25

@许文萍,该视频没有翻译为中文,在 COMSOL 英文官网可以查看:
https://www.comsol.com/videos?workflow%5B%5D=workflowstep-mesh&sortOrder=&s=

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