波动光学模块更新

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本为“波动光学模块”的用户引入了电磁波,边界元 接口的性能改进、新的阻抗边界条件,以及描述液晶中波传播情况的教学案例。请阅读以下内容,进一步了解这些更新。

“电磁波,边界元”接口的性能改进

现在可以在电磁波,边界元 接口的设置中选择对称平面,以减少计算时间。对称设置还可以控制远场计算和物理场控制的网格划分。您可以在新的使用边界元法计算金属球的 RCS (RF) 模型中查看此功能的应用演示。

此外,边界元法 (BEM) 在集群上的仿真速度比之前的版本快了 2.5 倍。如果考虑使用对称平面缩小模型的效果,仿真时间可快达 4 倍。除此之外,在集群上运行 BEM 模型的负载和内存平衡也得到了显著改善。

飞机模型,其中以 Thermal Wave 颜色表显示双基地雷达散射截面。
使用理想磁导体 (PMC) 对称平面支撑的半尺寸模型计算正面双基地雷达散射截面 (RCS)。

“电磁波,边界元”接口中新的和改进的特征

电磁波,边界元 接口中新增了阻抗边界条件多层阻抗边界条件,分别用于处理金属外部域和由多层结构覆盖的金属外部域。您可以在使用边界元法模拟偶极天线阵列教学案例中查看相关应用演示。

默认特征波动方程,电 现已包含所有标准电位移场模型 选项,例如相对介电常数折射率介电损耗 等,这一改进简化了使用不同材料的过程,并支持多种材料模型。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“阻抗边界条件”节点,并显示其对应的“设置”窗口;“图形”窗口中显示偶极天线阵列模型。
采用 阻抗边界条件描述有限电导率的偶极天线阵列的金属表面。

波在液晶中的传播

新版本中新增了一个教学案例,用于演示共面转换 (IPS) 构型的液晶 (LC) 显示装置的转换能力,其中使用 Oseen-Frank 模型求解施加静电场时的 LC 指向矢(光轴)分布,一个基于方程的接口定义 Oseen-Frank 方程,并通过静电 接口求解电势分布。对于给定的非均质各向异性 LC 材料,使用电磁波,频域 接口进行全波仿真。

向列液晶模型,其中以 Thermal Wave 颜色表显示电势分布,以 Thermal 颜色表通过流线图显示电场。
箭头表示向列液晶指向矢(光轴)分布。彩色表示电势分布,流线表示电场。

高斯光束的入射波方向输入框

电磁波,波束包络 接口中,散射边界条件匹配边界条件 特征的高斯光束 输入选项中新增了入射波方向 输入框,用于指定入射高斯光束的主传播方向,在指定界面节点上具有复杂非均匀波矢分布的高斯输入光束时更加灵活。

Drude-Lorentz 和德拜色散模型中添加了电导率

Drude-Lorentz 和德拜色散模型现在更加灵活,可以单独输入电导率。

高阶元素

新版本中,电磁波,频域 接口和电磁波,瞬态 接口支持多达七阶的旋度单元。

周期性条件的循环对称

在新版本中,已将循环对称 作为周期性选项添加到周期性条件 特征,这可对完整循环对称模型的一个扇区(而非整个模型)进行仿真,减少计算时间。

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“周期性条件”节点,并显示其对应的“设置”窗口,其中“循环对称”周期性选项处于选中状态;“图形”窗口中显示周期性排列的电偶极子。
电偶极子周期性排列的径向电场。左图为完整解,中间图为仅一个扇区仿真结果(最右图)的完整旋转图,使用扇区数据集来生成数据。

时域物理场控制网格

时域接口电磁波,瞬态电磁波,时域显式 现在可根据仿真的频率或波长提供物理场控制网格建议。以下教学案例演示了这一更新功能的应用:

COMSOL Multiphysics 用户界面,显示了“模型开发器”,其中突出显示“网格”节点,并显示其对应的“设置”窗口,其中频率网格单元大小选项处于选中状态;“图形”窗口中显示双频天线模型。
最大网格大小由主要关注频率决定。

六边形均匀阵列因子

采用六边形均匀阵列因子可以快速估算三角形栅格上天线阵列的远场模式。在 6.2 版本中,六边形天线阵列提供了更低的旁瓣、更稳健的性能、更好的分辨率、更低的空间噪声和更广泛的覆盖范围。

两个均匀六边形天线模型,其中以 Thermal Wave 颜色表显示远场模式。
通过将周期性基本单元模型与新的六边形均匀阵列因子相结合,可以快速估算出包含 169 个单元的天线阵列。

矢量的瞬时模变量

现在可以将新变量添加到 phys.normXi = sqrt(real(Xx)^2+real(Xy)^2+real(Xz)^2) 表单中,其中,phys 是任意物理标记的占位符,如 ewfdX 是物理量的占位符,如电场 (E)、磁场 (H) 等。为时谐矢量波生成可视化效果时,这些变量尤其有用。

 
与传统的模定义(右)相比,弯曲金属表面上表面电流密度的瞬时模(左)更加直观地显示了波特性的动态效果。

用户定义的表面阻抗

现在可以直接在阻抗边界条件 特征和多层阻抗边界条件 特征中输入表面阻抗。在之前的版本中,表面阻抗需要通过边界或特征设置中定义的材料属性间接计算得出。本次更新简化了建模流程,适用于不太需要使用实际材料进行外部域建模的问题。

光学材料库更新

在“射线光学模块”和“波动光学模块”的光学 材料库中,新增了来自成都光明光电股份有限公司 (CDGM Glass Co., Ltd.) 的 90 多种玻璃材料,这些新玻璃包含进行结构-热-光学性能 (STOP) 分析所需的所有属性。

新的教学案例

COMSOL Multiphysics® 6.2 版本的“波动光学模块”新增了以下教学案例。