CST MESH中如何优化网格划分以提高仿真精度与效率？

Question

在CST MESH中，如何合理设置网格尺寸以平衡仿真精度与计算效率？过密的网格会显著增加计算资源消耗和仿真时间，而过疏的网格可能导致结果失真。特别是在处理高频电磁场或复杂几何结构时，如何根据波长、特征尺寸及材料属性，自动或手动调整局部网格密度，成为关键问题。此外，是否应在曲面、边缘或高梯度区域应用特殊网格技术（如边界层网格或自适应网格细化）以提升准确性？明确这些优化策略，有助于实现高效且可靠的仿真结果。

Answer 1

1. 基础概念：网格尺寸与仿真效率的关系

在CST MESH中，网格划分是电磁场仿真的关键步骤。网格尺寸直接影响仿真精度和计算效率。过密的网格会显著增加计算资源消耗和仿真时间，而过疏的网格可能导致结果失真。以下是基本概念：

• 波长约束：高频电磁场仿真要求网格尺寸小于波长的十分之一。
• 几何特征尺寸：对于复杂结构，网格需适应几何细节的变化。
• 材料属性：不同材料（如金属、介质）对网格密度的要求不同。

因此，在实际应用中需要根据具体场景调整网格设置。

2. 自动与手动网格调整策略

CST提供了自动网格生成工具，但某些情况下手动调整更为有效。以下为两种方法的应用场景：

方法	适用场景	优点	缺点
自动网格	规则几何形状、简单结构	节省时间，减少人为干预	可能忽略局部细节
手动网格	复杂几何、高梯度区域	精确控制网格密度	耗时且技术要求高

结合两者可实现更优的仿真效果。

3. 局部网格优化技术

为了提升仿真准确性，可以采用以下特殊网格技术：

1. 边界层网格：适用于曲面或边缘区域，增强几何特征捕捉能力。
2. 自适应网格细化：根据场强分布动态调整网格密度，提高高梯度区域的分辨率。

这些技术通过集中计算资源于关键区域，有效平衡精度与效率。

4. 实际操作流程

以下是基于CST MESH的实际操作流程图：

graph TD;
    A[开始] --> B{选择自动/手动};
    B --自动--> C[设置全局参数];
    B --手动--> D[定义局部区域];
    C --> E[运行仿真];
    D --> F[调整网格密度];
    F --> E;
    E --> G[分析结果];
    G --> H[结束];
    

此流程图展示了从网格设置到结果分析的完整过程。