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CST功能模块介绍:CST电磁仿真解决方案丨达索系统百世慧

CST是达索系统SIMULIA旗下的一款高性能仿真软件,本公司是CST产品的金牌代理商。CST在国际上享有很高的声誉,占有全球42%的电磁仿真软件市场份额,用户近20000家。CST软件旨在为设计、仿真和优化电磁系统提供强大的工具,为天线仿真、RCS计算和EMC分析等问题提供完备的解决方案,助您走上电磁仿真专家之路。

本系列专题分为四个部分:

(一) CST功能模块介绍

(二) 天线仿真

(三) 目标特性仿真

(四) 电磁兼容仿真

本期首先对CST软件功能模块作简要介绍。

一、实体建模前端

进行电磁仿真时,仿真建模的便利性及仿真模型的质量对仿真结果有至关重要的影响,CST拥有强大的建模及模型导入功能,支持基于ACIS内核的三维实体建模、交互式建模,附带优异的Windows结构可视化功能,内含多种建模技术,支持绝对和相对建模,可快速进行结构变换,所有结构参数均可以参数化,支持中英文变量和注释,导入的模型可修改,可修复。CST实体建模前端能够快速且精确的完成复杂天线/天线阵/共形天线、微波器件、RCS目标模型和用于EMC分析的复杂模型的创建。

实体建模工具栏

二、端口和边界条件

CST支持常见的波导端口和离散端口,如下图所示。

波导端口

离散端口

CST也支持平面波作为激励,可以便捷的设置平面波的入射方向、极化方式等信息。

面波激励

此外,CST还支持远场源或者近场源作为激励,包括仿真的或者测试的均可,如下图所示。

远场源激励

近场源激励

模型的边界框为统一的长方体边界框,用户需要设置6个面上的边界条件。边界框的尺寸自动默认设置,也可以根据需要自定义。

边界框

CST支持各种可用到的边界条件,具体如下。

可供选择的边界条件

三、网格划分

在仿真中,结构和场被离散化到网格上。每增加一个网格都会增大仿真的计算资源需求,这意味着如果能用尽量少的网格单元准确描述模型则会带来优势。CST支持多种网格类型,为不同状况提供不同的适用方法。

支持的网格类型包括:

●六面体体网格

●四面体体网格

●三角形和四边形混合表面网格

网格类型

四、求解器与算法

CST以“Complete technology”完备的技术著称,内置多种求解器,包含完备的全波数值算法和高频渐进算法,支持边缘绕射技术。

全波数值算法:

●时域有限积分(FITD)

●传输线矩阵(TLM)

●频域有限积分(FIFD)

●有限元(FEM)

●模式降阶(MOR)

●矩量法(MOM)

●迭代矩量法(ACA)

●多层平面矩量法

●多层快速多极子(MLFMM,基于矩量法的快速算法)

●强化多层快速多极子

●AKS

●JDM

高频渐进算法:

●弹跳射线法(SBR)

●弹跳射线束(SBR-Ray)

●物理光学(PO)

●边缘绕射技术:

●物理绕射(PTD)

针对不同电尺寸的目标,可以选择最合适的算法进行仿真。

五、高性能计算

有了丰富而强大的算法作为基础,能够保证对问题求解的灵活性和准确性,而CST强大的高性能计算技术,又将仿真效率极大的提升。CST支持GPU加速和OpenMP/MPI架构下的CPU并行。

GPU加速卡可以适用单机和多机的仿真提速,单机支持1到8块GPU卡,每块卡提速5倍,最大单机提速40倍。支持GPU+CPU混合计算模式。

GPU加速

CPU多路多核并行可以支持单台计算机直至128个核(双CPU)的并行仿真,可以通过加速口令,扩展支持更多CPU并行仿真。

单机CPU并行

分布式计算是将N个独立的仿真作业同时提交在位于同一局域网中的N台计算机或N个核上进行仿真。

分布式计算

集群计算解决的是单台计算机内存不足的困境,它将一个独立的仿真作业通过区域分解将其分成N部分,同时分配到N台机器上进行仿真。CST支持InfiniBand和Myrinet高速局域网,支持CPU核心间的区域分解并行。

集群计算

MPI+GPU是CST最强大的并行模式,它不但解决了内存问题,更重要的是能大幅度提高仿真速度,是当今最先进的并行架构。

MPI+GPU

六、数据处理和展示

在系统内可以任意设置一个或多个观测点,输出电场、磁场、电压、电流、功率随时间/频率的变化曲线。在三维显示电场/磁场分布、表面电流/线电流分布,可以观察任意剖面,通过动画来观察电流、电场/磁场随相位的变化。

S参数曲线

表面电流分部 空间电场分析 三维方向图

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