HFSS三種輻射邊界的區(qū)別與選擇技巧

2016-09-24 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

概述:

眾所周知,HFSS里面的吸收邊界條件有3個(gè),分別是Radiation(ABC)、PML和FE-BI,那么這三個(gè)邊界的應(yīng)用有什么區(qū)別?應(yīng)該怎么應(yīng)用呢?今天小編在這里給大家好好分析一下。

Radiation邊界(ABC):

— 計(jì)算天線等強(qiáng)輻射問題時(shí),距離輻射體應(yīng)當(dāng)至少λ/4;

— 對(duì)于弱輻射問題,僅考慮輻射損耗,不關(guān)心遠(yuǎn)場時(shí),可以小于λ/4;

— 在定義輻射邊界條件的面上積分得到遠(yuǎn)場輻射方向圖(默認(rèn)),也可以自行定義計(jì)算遠(yuǎn)場時(shí)的積分面(建立Facelist);

— 輻射邊界條件上的網(wǎng)格密度對(duì)于天線輻射特性的計(jì)算精度有影響;

— 輻射邊界條件的吸收性能與入射角相關(guān),入射角大于40 度時(shí),吸收效果明顯降低。

Radiation邊界與入射角的關(guān)系如下圖:

Radiation邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖:

由上圖可以看到,Radiation邊界與波的入射角度和輻射體距離都有很大的關(guān)系,對(duì)仿真結(jié)果的影響比較大。

PML邊界:

— 到輻射體的距離可以是λ/20 ,也能很好吸收;

— 對(duì)于需要求解遠(yuǎn)場方向圖的場合,距離輻射體λ/4仍然是必要的;

— PML表示無限大的自由空間,吸收輻射出來的電磁場,真正零反射;

— 計(jì)算遠(yuǎn)場時(shí),軟件自動(dòng)將PML的基準(zhǔn)面定義為積分表面,以便得到遠(yuǎn)場方向圖;

— 可以替代Radiation邊界條件,并且更精確。

PML邊界與入射角的關(guān)系如下圖:

PML邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖:

由上圖可以看到,PML邊界與波的入射角度和輻射體距離的關(guān)系都不是很大,對(duì)仿真結(jié)果一致性較高。

FE-BI邊界:

— 專門針對(duì)電大尺寸的開放結(jié)構(gòu)仿真;

— 對(duì)輻射體距離沒有要求;

— 能夠完全吸收所有的入射波;

— 與結(jié)構(gòu)的共形性非常好;

— FE-BI算法可以有效降低計(jì)算機(jī)硬件資源消耗;

— 針對(duì)外部輻射空間采用IE求解,針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)體采用FEM求解,大幅減少輻射區(qū)域的求解規(guī)模,提升求解效率。

FE-BI邊界與入射角的關(guān)系如下圖:

FE-BI邊界與輻射體距離的關(guān)系如下圖:

由上圖可以看到,FE-BI邊界與波的入射角度和輻射體距離的關(guān)系都不大,仿真結(jié)果一致性非常好。

總結(jié):

— PML邊界是公認(rèn)的精度最高的吸收邊界條件;

— FE-BI邊界是電大尺寸開放結(jié)構(gòu)(尤其是帶介質(zhì)腔體)常用的吸收邊界條件;

— 對(duì)于一些需要快速求解的應(yīng)用,可以使用普通的Radiation吸收邊界條件;

— 通過調(diào)整積分面設(shè)置,可以改善Radiation吸收邊界下的仿真結(jié)果精度。

最后對(duì)三種輻射邊界條件的區(qū)別總結(jié)歸納如下表:

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