如何实现空间分布变化的材料设置【cst电磁仿真教程】-凯发网站

本期我们介绍一个材料设置的问题，比如一块材料的参数随着他的空间位置不同，他的参数是不同。我们不可能把材料切割成很多块，这也做很不现实，而且中间过渡也不平滑。其实cst具有一种空间分布的材料设置方法，不过需要用vba来实现，所以使用的人不是特别多。

 

其实只要用户自行按cst的格式说明对材料在不同的空间位置进行定义，然后再加给材料使用是非常方便的。

 

下面我用一个简单的例子说明一个空间分布不同介电常数eps的例子来说明用法。

 

step1 : 创建基本的模型和设置

这里我创建了一个真空的介质块，设置介质块的材料material1为eps=1的nomal，如下图所示：

 

 

 

这样当平面波照射这个材料的话是不会有反射的。（相信需要用到空间分布材料的人应该熟悉基本的cst建模仿真方法，所以就省略了基本的操作。）可以看到平面波照射时候电场分布是和材料外连续的，没有任何突变，如下图所示：

 

step2 : 创建空间分布的文本在这块20mm*20mm*5mm的介质块，我们希望其中不同的位置具有不同的eps值，所以需要按照帮助文件vba object里的例子创建一个txt的文本文件。帮助文件的说明如下图位置：

 

这里对于空间分布的材料格式说明如下图：

 

 

简单来看就是对应不同的x y z坐标，按一定的采样可以设置一个值，软件会根据前后的值进行插值填充过度部分的值。

这里为了简单演示，这里我们创建一个用来演示的svm.txt的文本，在x>0,y>0的四分之一区域的eps设置为5,并且x和y和z都只采样了3个点，z只采样了2个点，这样一共是27个地方需要赋值，这里27个值全部设置为5，文本例子如下图所示：

 

用户可以自己按照函数编写材料属性和空间位置的关系，仅仅需要把最后的结果按文本格式编写。当然也可以借助cst自带的宏创建一个文本格式。

 

 

 

这里的fuction用户可以自己根据下面的变量自己编辑的，为了要达到本例的目的，可以在宏里输入如下的参数，如下图所示：

 

 

 

运行了上述宏之后，会在当前文件的temp目录下生成一个spatially_varying_material_analytical_eps.txt的文件和上文的文件一致。
step3 : 打开historylist修改material1的属性因为空间分布材料必须要vba控制，所以我们需要打开在historylist里的material1，如下图所示：

 

加入如下的语句，如下图所示：

 

这些语句也在帮助文档中可以找到具体的说明，简单来看就是定义material1是空间变化的材料，并且材料是通过txt文档输入赋值的，然后转换一个m3d文件，软件在识别空间变化的材料的属性的时候会去找这个m3d文件。通常转换后的文件保存在目录下的model/3d目录下面。更多更详细的用法可以在下面帮助文档的下面位置找到，如下图所示：

step3 : 再次运行仿真改成空间分布变化的材料后，我们可以看到材料属线有basemap的标识，如下图所示：

 

除了特殊赋值的epsilon以为，其他材料值都是material1的默认值。
在仿真完成开始后，我们在2d/3d result下会有个新的文件夹，如下图所示：

 

点击这个地方可以看到，这块材料已经按照之前的文档进行了空间不同分布定义，如下图所示：

 

 

软件是插值计算的，所以为了得到比较好的结果，需要更密集的采样。同样再一次观察场的结果，可以看到明显的不同epsilon的现象发生。

 

（内容、图片来源：cst仿真专家之路公众号，侵删）

 

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