CST仿真，如何進行時域自適應網格設置

這一期，我們回答一個大家非常關注的網格的問題。仿真軟件的網格質量直接決定仿真的精度和效率，設置合理的網格才能將仿真做的又快有準。CST的微波工作室有多種求解器，如果用頻域求解器（F）來仿真，有限元算法只要結構模型不是過于復雜，都能自動完成網格剖分，并在仿真中進行自適應網格，一般模板都默認設置，如下圖所示：

CST的頻域求解器在很多領域很強大，但不是今天的主角。很多CST的用戶都知道時域求解器（T），可以說是CST最受歡迎的一個求解器也不為過，但很多人不清楚如何才能對時域求解器的網格進行設置，及何時進行自適應網格設置。那么問題來了：如何在CST微波工作室中進行時域自適應網格設置?

1. 第一步就是選擇合適的模板。

2. 進行自適應網格加密

在這里我們引用之前另一篇文章，仿真實例001：圓極化平板天線仿真01。

讀者可以先根據這篇文章完成一個簡單的Patch天線的建模以及仿真。并得到S參數如下圖所示：

在完成那篇文章的仿真后繼續進行自適應網格設置。首先進入全局網格設置，點擊六面體網格Hexahedral，如下圖所示：

這里我們由于在第一步中使用了天線模版，所以默認的網格設置如下圖所示：

這里對這個頁面的參數設置進行一下說明，以下內容都可以點擊上圖中的help可見。

Maximum cell（最大網格大小）：

Cells per wavelength是以最大仿真頻率的波長來劃分網格。

Near to model是指靠近結構模型的區域，Far from model是指非結構模型區域。這里在Use same setting as near to model打勾了，遠離模型區域和靠近模型區域即采用一樣網格設置。具體如何區分靠近模型（Near to model）Near還是遠離模型（Far from model），見下圖：

在這個仿真例子是仿真的0.6GHz-1.3GHz的平板天線，所以按最大頻率算，最大網格應該是300/1.3/15，約15.4mm,即在本仿真模型下限制了，最大的網格大小不大于這個值。

Cells per max model box edge是以模型區域來分網格：這里指的是仿真的模型結構的尺寸，也是上圖的藍色區域。

在這個仿真例子中，仿真的大地板的尺寸是300/20=15mm，即在本仿真模型下限制了靠近模型區域（紅色），最大的網格大小不大于這個值。遠離模型區域最大網格數不大于300/1=300mm。

靠近模型處（Near to Model）這兩個最大網格限制的值15.4mm和15mm，以小的值為最后的最大網格限制，即結合這兩個值后，軟件限制本仿真靠近模型區域最大網格數不大于15mm。遠離模型處（Far from Model）藍色區域最大網格限制分別為15.4mm和300mm。最后得到整個模型的最大網格不大于15mm，見上上圖中最后的限制后得到的最大網格值是14.8012mm。

以上計算稍微復雜，如果不能看清的話，簡單來說就是，電大尺寸的模型網格受限于Cells per wavelength，電尺寸小的模型最大網格受限于Cells per max model box edge。這四個值越大，網格越密。

Minmum cell（最小網格大小）

這里Fraction of maximum cell near to model是指最小網格與最大網格的比值，這里是15mm/20=0.75mm。意思是最小網格必須大于0.75mm。當然也可以下拉這個選項，設置絕對值Absolute value。

本仿真中顯示的最小網格是1mm，值得注意的是，這個值非常重要，直接決定了時域仿真的最小步長，也就決定了仿真的時間！同時這里的網格數78706，也決定仿真的時間，所以如何設置足夠準確描述模型，又盡量少的網格是非常重要的。

回到主題上來，在觀察了初始模版的網格參數后，點開時域求解器，勾選自適應網格，如下圖所示：

并在Adptive Mesh Refinement中，希望每次迭代增加5的網格，例如上文中的網格（15，15）每次增加到（20，20），再增加到（25，25），默認的迭代次數2-6次，設置成如下圖所示：

點擊Start，再次啟動仿真。仿真結束后彈出對話框如下圖所示：

點擊確定，將自適應后的網格更新到全局網格中。再次打開全局網格，如下圖所示：

此時，經過四次迭代網格設置為（30，30），最小網格0.45，網格數296370。點擊S參數，并選擇4次自適應網格迭代的結果，如下圖所示：

S參數結果顯示，經過四次網格自適應加密，S參數差別已經非常小了，可見最后的結果已經收斂了。

小結

對CST網格熟悉的用戶，可以憑借經驗，通過全局網格和局部網格（后續展開介紹），來創建最合理高效的網格。對于有部分精細結構的模型，單單增加全局網格明顯不夠效率，最好的方式是采用局部網格加密。

通常對于剛開始進行建模設置仿真，因為前期自適應網格比較浪費仿真時間，一般不建議使用自適應網格。只需要用軟件模板推薦的網格設置即可，在確定大致無誤后，再使用上文方法2的自適應網格來加密，或者直接進行手動的自適應網格加密，用來確定結果是收斂準確的。這樣做能有效的節省仿真時間。

當然像本篇這個仿真模型，在設計調試初期，適當稀疏的網格能提高仿真的效率。如果有過一次自適應的網格加密經驗，并希望一開始就得到更準確的仿真結果，可以直接在初始網格就設置成（30，30）。