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深入解析HFSS自适应网格加密策略

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网格加密的核心是什么?

如果网格数量偏少,在物理场变化大的地方,网格内部不足以表达这种变化,从而导致计算偏差。类似于用多边形模拟圆形,线段数量越多,越接近圆形。

网格加密通常有以下几种标准:

1. 根据几何特征,比如在曲面,曲线,孔边等加密。这种加密依赖于几何拓扑信息,但并不准确,比如在尖角处网格加密反而得出错误的结果。

2. 根据业务特点,比如流体在边界层,PCB电磁仿真在金属部分需要加密,在初次划分网格的时候就可以进行设置;

3. 根据两次仿真所得物理参数结果,比如在应力/压力/速度/温度变化梯度大的地方;

4. 根据两次仿真业务数据进行加工,比如HFSS根据S参数误差,能量误差。

                                -----------------

HFSS网格加密的原理前面做过介绍:

1. 进行第一次计算;

2. 在结果内部搜索误差最大的区域,对网格进行加密(划分更多的网格);

3. 再进行计算,判断误差是否达到收敛标准;

4. 如果收敛,则结束,否则转到步骤2;

FHSS不同求解设置,所使用的的判断标准不同:

1. 波端口(Wave Port),集总端口(Lump Port)激励使用S参数误差;

2. 电压源,电流源,入射波和磁偏置激励使用能量激励

以集总端口为例,在自适应网格划分过程中,如果两次仿真S参数差△S小于0.02(默认数值),则认为收敛,且每次网格加密数量为30%(默认值)。

在这个过程中,有几个需要解决的核心问题:

  1. 初始网格如何划分;

  2. 第一次网格如何加密;

  3. 网格加密数量和迭代次数如何设置;

事实上,初始网格划分和第一次网格加密,两次操作基本决定了整体网格质量和仿真计算结果,后续的网格加密是让计算精度更高。

  1. 初始网格如何划分

    初始网格主要根据物体的材料属性和仿真频率点的波长来确定;

  2. 第一次网格加密

    第一次网格加密很关键,由于不知道△S值,只能采用能量计算误差;计算单元电场磁场强度以及单元内部的电场磁场强度差,对这些变量进行简单加权平均,即可得到每个四面体单元的能量误差。对单元单按照能量误差大小进行排序,然后再根据网格加密数量百分比(默认30%)设置,按顺序得到需要加密的单元。加密也有两种方法:一是在原有单元上加密,该方法简单,但是网格质量较差;二是重新划分网格,在原有网格所在区域设置网格参数,该方法实现比较复杂,HFSS使用第一种。

  3. 网格加密数量和最大迭代次数如何设置

    网格加密百分比默认为30%,这是一个经验值,如无特殊需求,使用该值即可,调大该值可能造成网格加密过多,浪费计算资源,设置过小容易因为网格加密不足,两次迭代差值过小导致伪解。最大迭代次数也可以使用相关默认值。

仿真收敛以后,网格会保存下来,如果需要进行扫频,HFSS会使用已有的网格,在新的频点上不会重新划分网格,这是需要注意的地方。

射频微波电磁基础非线性网格处理科普HFSS
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首次发布时间:2022-06-09
最近编辑:2年前
多物理场仿真技术
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