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HFSS R14.5/R14版本新功能要点(2012-2013)

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HFSS软件从发布以来,经历了三十多年的发展,十几个大版本的更迭,已经形成了三维全波电磁场仿真领域的行业标尺工具,具有精度高,效率高,应用范围广的诸多优点。

这里将HFSS软件从v13版本(2010年底发布)开始,到最新的版本ANSYS 2019R3版本(2019年9月发布)为止的重要新功能进行了简要罗列和总结,供新版本升级以及仿真技术的调研和学习参考。


ANSYS R14.5版本对应HFSS V15.0;ANSYS R14.0版本对应HFSS V14.0.

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1.1.     R14.5版本新功能要点(2013

1)   有限大阵列算法FA-DDM功能增强

对上个版本的有限大阵列算法进一步优化改进,提供了IE边界的支持,内存进一步缩减,效率提升。

2)   谱域分解提高扫频计算效率

可实现将大量的扫频计算分布到多台计算机上完成,大幅提升扫频计算的效率。

3)   混合算法支持IE Region功能

IE Region可进一步缩减IE区域的计算量,使得求解问题进一步缩小,并且可支持与FEBI区域有交叠,而不破坏结构的电流连续性,从而保证求解精度。

                                             

4)   双向的多物理场耦合仿真及优化功能

该版本中,增加了全波电磁场与热、应力闭环耦合仿真功能。

多物理场仿真功能中,HFSSMechanical可构成闭环耦合环境,完成电磁与热,热与结构,结构与电磁场的双向耦合仿真,解决了以前版本,从结构到电磁耦合不能自动完成的问题。

1.2.     R14版本新功能要点(2012

1)   HPC带来更快的矩阵求解器

矩阵求解是HFSS计算过程中消耗资源最多的一部分,在Solver Profile中,表现为最多的内存和时间消耗,HFSS 15中,HPC 带来了全新的多核矩阵求解器,相比传统的MP求解器,可获得大幅的纯计算效率提升,并且具有更好的可扩展性。

2)   更快的DDM求解器

DDM算法将FEM算法扩展到分布式内存环境,将FEM算法的能力提升到一个前所未有的层面,可利用DDM,解决以前的硬件系统上无法想象的问题。该版本对DDM的核心算法进行了改进,内核效率大幅提升。

3)   改进的IE求解器

IE算法核心精心设计和改进,迭代收敛次数大幅降低,效率大幅提升。

HFSS-IE

Num Iterations

Memory (GB)

Time

V14

1629

49.1

9:24:28

V15

781

54.2

6:47:03

4)   有限大阵列2.0

HFSS 15.0在有限大阵列算法上做了极大的改进和功能增强,计算效率提升明显,且增加了几项重大新功能,如增加了整列蒙版功能,可灵活设计和仿真各种稀疏阵列,异形阵列。增加了合成激励,对大规模阵列求解,可极大的减少计算资源和计算时间,甚至可加速数十倍。采用MPI作为通信协议,提高通信效率,获得70%的效率提升。

5)   混合算法的极大发展(FEM/IE

不再要求FEMMoM区域的物理分离,可分析直接耦合的混合区域问题,可以任意布局FEMMoM域。


6)   宽带扫频改进

单频点提取改进,改进并行频点提取,效率大幅提升。

7)   低频端性能改进

HFSS12: 对端口求解采用扩展精度的单元。允许求解更低频率。

HFSS 13: 考虑更低频段的表面阻抗,考虑导体的有限尺寸

HFSS 14: 低频端采用对数方式,插值扫频强制无源性。

HFSS 15: 插值扫频数据加入因果性基本矢量。

8)   HFSS中增加支持嵌入式部件

在部件参数抽取中加入“理想回流路径”,例: 螺旋电感的寄生电感值抽取,无需在模型中加入物理回流路径。


9)   多物理场耦合仿真功能

HFSS集成到Workbench环境中,可与Mechanical协同完成多物理场仿真过程。

10)   自动报告生成

设计报告文档可保存为htmlpdf格式

11)   工具包 Toolkits

一般应用特定输出的定制化脚本,自动设置、求解及后处理。

12)   Optimetrics 增加 MATLAB 优化器

通过Optimetrics调用MATLAB优化器,需要安装 MATLAB

13)   调度器GUI集成

通过桌面GUI提交作业,与SGELSF集成,通过桌面GUI监视或取消作业。

14)   工程存档 Project Archive

存档桌面工程数据,包括外部参考文件和结果,帮助桌面工程数据交互,通过上传存档与EKM集成。

1.3.     HFSS 14.x 版本新功能要点(2011

1)   有限大阵列加速算法

基于父子关系的区域分解法,提供了有限大阵列加速算法。功能包括:(1)通过单元模型和指定阵列拓扑快速完成阵列建模;(2)网格复用功能;(3)利用单元间数据的相似性,通过矩阵冗余技术迭代,快速高效获得阵列解。内存耗费、时间耗费大大减少。

2)   混合算法

新的混合算法。在同一个模型里面,可以同时存在“有限元求解区域”,“FEBI边界”,“金属IE求解区域”, “介质IE求解区域”。有限元区域可以使用区域分解法进行并行仿真,分离的IE求解域可分配到不同的计算节点上进行并行计算。

3)   IE求解大问题能力增强

HFSS-IE求解大规模问题能力的增强。HFSS-IE增加基于MPI的分布式并行求解能力;增加了物理光学(PO)算法,快速高效求解电大尺寸平滑物体。

4)   其他改进

  1. 时域法求解器的改进。HFSS-Transient是基于间断伽略金有限元法的时域法求解器,支持共形的非均匀四面体网格和自适应网格加密技术。14版中的HFSS-Transient支持频变材料、并可设置各个端口的幅度和延迟,允许编辑源、指定TDR的延迟、处理无源端口的S参数。

  2. 模型传递代替文件传输。传统设计中,HFSS导入的模型是中间文件格式,如SATIGES,或STEP等格式,这会使得模型变形或者不干净,建模过程中的参数丢失,模型无法再更改;HFSS14将可以实现模型传递,直接读取AutoCADCatia v4 & v5Creo Elements/Direct (CoCreate)Creo  Parametric (Pro/Engineer)InventorJTOpenNXSold EdgeSolidWorksTeamCenter Engineering等的模型,并包括模型的参数,使得模型干净,并容易更改。

  3. 可通过ANSYS Workbench实现与第三方MCAD软件间的参数化模型导入。AnsoftANSYS模型(结构、材料等)信息可以无缝共用,方便的实现多物理场耦合仿真。可共用的模型为:AutoCADCatia v4 & v5Creo Elements/Direct (CoCreate)Creo  Parametric (Pro/Engineer)InventorJTOpenNXSold EdgeSolidWorksTeamCenter Engineering等。

  4. 仅保存辐射场数据。对于天线等辐射问题,软件可以选择仅保存辐射场,可以显著的减少磁盘空间的耗费。大型模型耗费的磁盘空间可降低到HFSS13的磁盘空间的1/10

  5. 导入导出激励幅相文件。对于多端口的激励问题,HFSS可以方便的读入各个端口的激励幅相文件,也可以方便的导出激励幅相到文件中。

  6. 建模功能的增加。新的建模功能支持64位图形用户界面,可以更加灵活的选择视图角度,并具有更快的模型读取速度,更快的实体建模速度;选择复杂对象时,具有更快的响应速度。

  7. 高性能计算功能增强:集群计算机安装功能。

  8.  注册表配置功能

  9.   IronPython脚本编程功能

来源:老猫电磁馆
MechanicalHFSSWorkbenchHPC光学MATLABSolidWorks通信材料MCAD
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首次发布时间:2023-07-29
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老猫电磁馆——学无止境也
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