HFSS求解器類型詳解（一）IE求解器

2016-10-13 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

概述:

在最新的HFSS2015里面,HFSS總共有五種算法求解器,如下圖:

從本期開始,小編將為大家逐一介紹HFSS里面的求解器,幫助大家在以后的工作和學(xué)習(xí)中真正的用好HFSS。本期我們介紹HFSS的IE求解器。

HFSS-IE求解器綜述:

HFSS-IE的全稱是積分方程法求解器,它是一個基于全波積分方程的電磁場求解器,該求解器采用的是面網(wǎng)格,求解的導(dǎo)體和介質(zhì)模型表面的電流,由于HFSS-IE不需要另外繪制空氣盒子并對其劃分網(wǎng)格和計算,因此可以高效求解開發(fā)空間的輻射和散射問題,特別適合于計算大尺寸的開放域問題。HFSS-IE求解器的主要特點如下:

支持無限大地平面設(shè)定;
無需另外設(shè)定吸收邊界條件;
參考地可以使用鏤空圖形;
支持單點離散掃頻和插值掃頻;
支持HFSS場到場鏈接。

IE求解器在電大尺寸結(jié)構(gòu)方面與FEM求解器的求解效率對比如下圖:

由上圖可以看到,IE求解器在求解電大尺寸的開發(fā)問題時相比FEM求解器在求解效率上有很明顯的提升。因此IE求解器非常適合用于飛機(jī)、艦船的RCS分析,天線布局,反射面天線分析等。

HFSS-IE求解器使用指南:

1.新建一個Project文件并添加HFSS-IE Design:

2.模型參數(shù)化建模。注意,HFSS-IE里面是不需要單獨繪制Air Box的!

除了不需要繪制Air Box意外,HFSS-IE里面沒有Curvilinear的網(wǎng)格類型,所以曲面會按照Surface Approximation選項中的設(shè)置采用多段折線的方式來進(jìn)行逼近迭代。此外,HFSS-IE只支持各向同性的材料,并且不支持鐵氧體材料。

3.給材料賦值及邊界條件:

HFSS-IE里面支持的邊界條件如下圖:

由上圖可以看到,HFSS-IE的邊界條件類型比較少,其中Infinite Ground Plane的邊界條件必須設(shè)置和X-Y平面平行,通過Z Location選項可以調(diào)節(jié)其在Z軸方向的具體位置。此外,Infinite Ground Plane邊界條件上可以通過設(shè)置Aperture邊界條件來實現(xiàn)類似金屬上開孔的效果。特別注意的是,HFSS-IE的Select Material選項中只能選擇金屬材料(如銅、理想導(dǎo)體等)。

4.設(shè)置端口和激勵:

HFSS-IE里面的激勵只能設(shè)置成Terminal Lumped Gap Port和Incident Wave兩種,具體設(shè)置方法與HFSS主界面一致。通過設(shè)置Incident Wave端口,可以利用Data Link將HFSS中計算得到的遠(yuǎn)場和近場輻射數(shù)據(jù)作為激勵源鏈接到HFSS-IE當(dāng)中,實現(xiàn)場到場的協(xié)同分析,如下圖:

5.設(shè)置求解條件:

HFSS-IE的求解設(shè)置界面與HFSS基本相同,只是少了一些選項,如下圖:

需要注意的是,HFSS-IE不支持快速掃頻方式,在進(jìn)行表格網(wǎng)格剖分時,HFSS-IE將考慮到波長細(xì)分參數(shù)(Lambda Refinement),對于介質(zhì)的表面,對應(yīng)于電磁波在該介質(zhì)中的波長;對于導(dǎo)體而言,則對應(yīng)于電磁波在周圍傳播媒質(zhì)中的波長。

6.結(jié)果查看和后處理:

在后處理方面,HFSS-IE與HFSS基本一致,需要注意的一點是因為端口激勵的類型是Terminal,所以在Edit Sources里面,HFSS-IE定義幅度時是激勵電壓大小而不是HFSS里面的入射波功率。另外,在場圖顯示中,J和Q代替了HFSS當(dāng)中的E和H。如下圖: