在CST和HFSS这两种电磁仿真软件中,网格设置是仿真过程中的关键步骤之一,它直接影响到仿真的准确性和效率。
CST软件提供了多种网格类型,主要包括六面体网格、四面体网格和三角面元网格等,每种网格类型适用于不同的求解器和算法。
网格类型选择:
六面体网格:适用于FIT(有限积分技术)和TLM(传输线矩阵)求解器。这种网格类型在处理复杂几何结构和材料时具有较高的精确性,但设置相对复杂。
四面体网格:适用于FEM(频域有限元)求解器。四面体网格在处理复杂形状时更为灵活,但计算精度可能略低于六面体网格。
三角面元网格:适用于矩量法的Surface求解。

网格设置的充分条件:
强条件:满足每个波长20-35条网格线;结构细节一定要分辨;一个网格中满足三种情况(一种介质、两种介质、三种介质,如空气-介质-空气)。
弱条件:同样满足每个波长20-35条网格线;但在场强强处要求结构细节一定要分辨;且场强强处无短路。

六面体网格设置步骤:
选择合适的模板(如平面天线与波导天线)。
设定初始网格密度(如微带结构设置35/35/50,波导结构设置25/25/30)。
最大化最小网格步长(Min.mesh step),以减少仿真时间。
根据需要设置最小网格步长(Smallest mesh step),以确保关键结构的细节被准确捕捉。
使用自适应网格加密功能,在关心的频带内加密网格,以提高仿真精度。

As shown below👇
HFSS
HFSS是Ansys公司推出的一款电磁仿真软件,其网格设置同样重要。
网格类型:
HFSS主要使用四面体网格进行仿真。四面体网格在处理复杂形状时具有较高的灵活性。
网格设置方法:
初始网格设置:通过定义求解频率、控制初始网格密度等参数来设置初始网格。
自适应网格加密:HFSS提供了基于波长的网格加密功能,可以根据仿真过程中的场变化自动调整网格密度。用户需要设置合适的Lambda Refinement参数来控制网格加密的程度。
收敛判据设置:设置合适的收敛判据(如Delta S),以确保仿真结果的准确性。

形状不一尤其是包含了复杂曲面的几何模型,会导致网格初始化时产生各种长短不一的网格,而HFSS中有三个变量来描述离散网格的好坏,分别是
Surface Deviation,表示四面体的面与实际模型曲面的距离
Normal Deviation,表示相邻四面体网格平面的法线夹脚
Aspect Ratio,表示四面体网格最边边与最短边的比值
网格划分的目的
高频电磁场仿真会关心网格的以下几个方面:
1、网格剖分成功率,也就是模型丢到软件中,点开始仿真后会不会提示网格剖分出错。此类问题多半会在求解模型是由外部导入的情况下发生;
网格剖分效率,也就是剖分得快不快。这点对于求解大模型很重要。比如手机整机,大尺寸阵列天线等等;
2、网格剖分精度,可以同等理解为仿真结果准不准确。前面我们也提到过,网格剖分的精度(密度)直接影响求解精度。而所谓精确的网格是指模型的关键区域(电场梯度变化大)得到了更密网格的表征。这也是做仿真的难点之一,对于软件使用者有较高的要求,通常需要对求解模型的大致电磁场分布情况有所了解才能准确判断。
3、网格操作易用性,本质上易用性是和前三个方面相互关联的,但也有一些额外因素会影响使用这的体验,比如界面操作逻辑和美观度等等。

无论是CST还是HFSS,网格设置都是电磁仿真过程中的重要环节。用户需要根据具体的应用场景和需求选择合适的网格类型和设置方法,以确保仿真结果的准确性和效率。



