专业等离子体仿真软件VORPAL
专业磁流体仿真软件Nautilus介绍
例 4. 高超音速流体模拟 (马赫数 > 20)
在高超音速流动中，会形成复杂的激波和边界层结构。此外，在大气中的高超音速过程还会导致空气 的高温解离与化学反应，甚至形成等离子体层。下面是一个钝头物体的外流模拟，模拟条件为 61km 及 71km 高的大气，速度为 7600m/s，模拟中使用了 7 种化学反应模型及电离过程，并使用了来自 NASA 的比热数 据和部分实验数据。
Navier Stokes
可压缩 N-S 方程
Maxwell's equations 麦克斯韦尔方程组
Weakly ionized plasmas 弱电离等离子体
Nautilus 的特性还包括：
支持多种类、多温度的流体系统求解。
支持 1D/2D/3D 贴体和非结构化网格。
支持外电路模型的求解。
上海锦科信息科技有限公司
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磁化惯性约束聚变
Weakly ionized hypersonic flow
弱电离高超音速流体建模
Capillary discharge
毛细管放电现象
Magnetic nozzles /plasma propulsion 磁性喷嘴/等离子推进
低温等离子体和稀薄气体模拟软件Pegasus应用领域
PEGASUSSoftware PEGASUS 专业低温等离子体和稀薄气体模拟软件PEGASUS软件特征PEGASUS专注于稀薄气体的直接蒙特卡洛模拟和低气压放电等离子体模拟，是真空技术、等离子体技术、薄膜技术、微电子技术、微细加工技术的专业数值模拟软件，能广泛应用于微电子中刻蚀、沉积和溅射设备，真空泵的优化设计，MEMS的工艺过程设计，再入飞行器等领域的研究，应用行业涵盖电子/半导体、新材料(纳米管、光纤)、新能源(燃料电池、太阳能光伏)、MEMS、光学、陶瓷、食品/饮料、汽车、航天、金属加工等领域。
PEGASUS是为真空技术领域的工程师设计的专业软件；PEGASUS可以模拟真空薄膜技术中多种基本物理和化学过程；PEGASUS能实现从大型设备气相过程模拟（米级）到微观区域的特征轮廓模拟（纳米级）；PEGASUS能实现基于PIC和流体混合模式的放电模拟；PEGASUS由多个不同功能的模块构成，通过模块组合，能够实现对实际工艺过程的有效模拟。
PEGASUS软件主要应用范围1. 真空设备与稀薄气体模拟多种真空设备中的稀薄气体动理学和粘性流模拟真空蒸镀设备中的气体流动和薄膜厚度演化模拟稀薄气体中的纳米粒子微尺度下的原子与分子行为2. 等离子体设备模拟等离子体刻蚀设备与等离子体增强化学气相沉积设备中等离子体特性ICP (金属/多晶硅/MEMS刻蚀、介质膜沉积)CCP (氧化物刻蚀/太阳能电池或微电子薄膜)磁控溅射设备中等离子体和溅射粒子特性3. 放电模拟磁控溅射/空心阴极/表面放电/介质阻挡放电电子束与离子束的产生与输运基于等离子体的离子注入等离子体表面改性微放电/微等离子体4. 特征轮廓模拟物理气相沉积化学气相沉积等离子体干法刻蚀PEGASUS软件主要模块和特征1. 基本模块GUIM (Graphical User Interface Module)图形界面模块提供全部其他模组的操作界面Atomic/Molecular database提供电子/离子/中性气体中的截面数据与输运系数TTBEQ (Two-term approximation Boltzmann equation)✧基于两项近似展开的波尔兹曼方程，求解电子输运系数；✧输出结果可以作为PHM模块的输入参数。
Rsoft软件简介和使用
目录Rsoft简介 (3)Chapter 7 Tutorials 第七章教程 (5)Tutorial 1: Ring Resonator 教程1：环形共振器 (5)Device Layout: 器件结构： (5)Defining Variables 定义变量 (6)Drawing the Structure 画器件结构图 (6)Checking the Index Profile 核对折射率分布 (9)Adding Time Monitors 添加时间监视（探测）器 (10)Simulation: Pulsed Excitation 模拟：脉冲激发 (12)Launch Field 激发场 (12)Wavelength/Frequency Spectrum 波长/频率光谱 (12)Increasing the Resolution of the FFT 提高FFT的分辨率 (14)Simulation: CW Excitation 模拟：连续激发 (16)Tutorial 2: PBG Crystal: Square Lattice 教程 2：PBG 晶体：四方晶格 (17)Lattice layout 晶格布局 (17)Base Lattice Generation 基准晶格的创建 (17)Lattice Customization 定制晶格 (18)Checking the Index Profile 核对折射率分布 (18)Inserting Time Monitors 插入时间监视器 (19)Launch Set Up 激发场设置 (20)Simulation 模拟 (21)Data Analysis 数据分析 (22)Switching Polarization 改变偏振为TM模 (23)Periodic Boundary Condition Set Up (24)Tutorial 3: PBG Crystal: Tee Structure 教程 3：PBG晶体： T型结构 (24)Tutorial 4: PBG Crystal: Defect Mode 教程四：PBG 晶体：缺陷模型 (24)Rsoft简介包括BeamPROP、FullWAVE、BandSOLVE、GratingMOD、DiffractMOD、FemSIM, 以及MOST软件。
高功率微波波导击穿模拟VORPAL
专业等离子体模拟软件VORPAL应用之----充气波导在高功率微波下击穿的三维模拟上海锦科信息科技有限公司2011年6月目录1. Tech-X公司介绍 (3)2. VORPAL等离子体模拟软件简介 (3)3. VORPAL等离子体应用简介 (4)4. VORPAL用于高功率微波波导击穿模拟的可行性分析 (4)5. 充气波导在高功率微波下击穿的3D模拟 (5)5.1 模拟设置 (5)5.1.1 模拟几何 (5)5.1.2 电磁场建模和边界条件 (5)5.1.3 气体模型和碰撞模型 (6)5.1.4 带电粒子模型和粒子合并 (7)5.2 模拟过程 (7)5.2.1 击穿前电磁场分布 (7)5.2.2 电离发展阶段 (7)5.2.3 击穿阶段 (8)5.2.4 历史记录 (8)6. 总结 (10)1. Tech-X公司介绍美国Tech-X公司开发的专业等离子体仿真软件VORPAL具有16年的工业应用历史，自锦科科技( )将VORPAL软件引进国内以来，众多核聚变、等离子体推进、等离子体工业应用(脉冲功率器件、高功率微波波导、表面处理、半导体加工等)等领域的客户对VORPAL软件表达了很高的兴趣并取得成功应用。
美国Tech-X公司( )于1994年由John R. Cary博士创立，总部设在美国科罗拉多州博尔德市，是专业的等离子技术软件供应商。
Tech-X公司致力于在科学和技术领域取得突破，努力提高用户对物理现象的理解，加速客户产品的研发与创新。
VORPAL软件提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VORPAL强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子相互作用、等离子体工艺处理、等离子体推进器、粒子加速器和高功率微波波导等；VORPAL软件支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。
VORPAL软件被美国能源部多个实验室所采用。
Tech-X系列软件的强大功能包括：1) VORPAL--2D/3D提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VORPAL强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子加速、等离子体工艺处理、等离子体推进、粒子加速器和等离子体填充高功率微波器件等。
VORPAL专业等离子体模拟软件
VORPAL 专业等离子体模拟专家上海锦科信息科技有限公司2011年6月1. Tech-X公司介绍美国Tech-X公司开发的专业等离子体仿真软件VORPAL具有16年的工业应用历史，自锦科科技( )将VORPAL软件引进国内以来，众多核聚变、等离子体推进、等离子体工业应用(脉冲功率器件、高功率微波波导、表面处理、半导体加工等)等领域的客户对VORPAL软件表达了很高的兴趣并取得成功应用。
美国Tech-X公司( )于1994年由John R. Cary博士创立，总部设在美国科罗拉多州博尔德市，是专业的等离子技术软件供应商。
Tech-X公司致力于在科学和技术领域取得突破，努力提高用户对物理现象的理解，加速客户产品的研发与创新。
VORPAL软件提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VORPAL强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子相互作用、等离子体工艺处理、等离子体推进器、粒子加速器和高功率微波波导等； VORPAL软件支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。
VORPAL软件被美国能源部多个实验室所采用。
Tech-X系列软件的强大功能包括：1) VORPAL--2D/3D提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VORPAL强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子加速、等离子体工艺处理、等离子体推进、粒子加速器和等离子体填充高功率微波器件等。
2) VORPAL--支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。
3) VORPAL--基于PIC算法，仿真粒子动力学、磁流体、电磁场现象。
4) 专业磁流体软件包Nautilus即将发布。
2. VORPAL等离子体模拟软件简介VORPAL 提供包括粒子在内的电磁场和静电场分析计算，是研究射频和等离子模型的尖端仿真工具。
2.1 VORPAL基本特征VORPAL软件为解决所有等离子体模拟问题提供了一系列的物理模型，比如等离子体处理室、等离子推进器、粒子加速器、高功率波导管等，这些只是VORPAL软件系统的众多应用中的几个。
激光等离子体相互作用仿真软件VORPAL
激光等离⼦体相互作⽤仿真软件VORPALModeling LaserWakefield ParticleAccelerators withVORPAL What is LPA?An intense,short laser pulsepropagating through a plasma canlead to the separation of electronsand ions capable of producingaccelerating electric fields ofhundreds of GV/m.This fieldstrength is thousands of times greaterthan those produced by radiofrequency accelerators, which makesthem attractive as compact next-generation sources of energeticelectrons and radiation. VORPAL iscapable of simulating laser plasmaaccelerators(LPA)using severaldifferent models; fluid, envelope and full particle-in-cell (PIC).Full PIC models take advantageof VORPAL scalingThe full PIC model of laser-plasma interactionincludes the most physics of any of the modelsavailable in VORPAL. Because these models arethe highest fidelity,they are also the mostcomputationally intensive.By exploiting theability of VORPAL to scale to tens of thousandsof processors, one can still perform even the mostchallenging LPA simulations.Full PIC modeling resolves the laser wavelength. Due to the fine resolution, the acceleration of the particles can be followed until full laser energy depletion. Any waves that can result from the interaction of the laser with the plasma are also resolved which is vital to see if their effect is important.The envelope model of LPA is a reduced model that allows particle trapping and acceleration, but does not require resolving the laser wavelength.laser oscillations, needing only to resolve the longerfor simulations can be several orders of magnitude with higher gain at low density where the plasma wavelength is much longer than the typical laserthe particle-in-cell method to follow particle motion,self-particle trapping and self-consistent acceleration by theTech-X Corporation/doc/b1faf204bed5b9f3f90f1ce1.html。
Vorpal 培训(1)
h5dump
• h5dump可以直接把hdf5转换成txt,直接输入 • h5dump –A file
− 显示文件头
• h5dump file >data.txt • 或者h5dump –d [数据集名] file • 不想显示array index的话，使用
− h5dump -y -d [数据集名] file
输出文件
• vorpal的输出文件用hdf5格式 • 如果vorpalview功能或者性能达不到要求， 你可以使用任何能读取hdf5文件的软件读 入或者用hdf5包将其直接转换为plain text • 可以用hdfview或者matlab、IDL
转换工具
• H5dump程序可以将hdf5直接转换成txt文件 • Windows下面可以用hdfview • 也可以使用matlab的读取工具 • hinfo=hdf5info('lwfa_electrons_8.h5') • electrons=hdf5read('lwfa_electrons_8.h5',' electrons') • electrons=hdf5read('lwfa_electrons_8.h5',h info.GroupHierarchy.Datasets(1).Name)
网格尺寸
• 模拟的网格尺寸需要满足
∆x < 3λD
• 否则会出现“自加热”现象，表现为模拟结果中 出现一些细纹状的密度涨落，系统总能量持续增 加 • 可以用高阶插值格式来压制自加热，已经有了一 些数值验证，但并不建议这么做，如果必须使用 宽网格，则应该限制模拟时间。
时间步长限制
• 模拟时间步长必须满足 ∆t < 2 / ω • 否则立刻引起数值振荡。 • 这个限制是刚性的，在vorpal目前版本中 绝对不允许违反。
低温等离子体放电模拟软件VORPAL.ppt
• 放电过程的模拟，原理上就是PIC-MCC。即用标准的PIC算法处理等离 子体运动，用蒙特卡洛方法模拟粒子之间的碰撞。但相比于其他问题的 PIC模拟，放电问题存在一些特有的问题
– 1. Grid Heating问题更严重：在放电过程中存在电离碰撞，网格自 加热主要的不会提高等离子体温度，而是增加电离率提高等离子体 密度，提高的等离子体密度进一步加强了Grid Heating。
– 2.模拟时间很长，由于放电特征时间主要决定于电离截面和离子渡越 时间，而这两者涉及到微秒甚至毫秒的时间间隔
– 3.常常是静电模型的，而静电场方程的全局特性使其高效并行十分困 难，于是计算性能问题变得非常严重。
– 4.放电腔室和电极结构都可具有复杂的几何形状，因此必须具有对复 杂几何外形建模的能力。此外，考虑到电磁波的反射，在曲线部分 应该能够避免阶梯逼近
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静电模型和求解器
• 在低频放电过程中常常需要使用静电模型对于电磁场进行建模，静电模 型在理论上很简单，就是求解Poisson方程
• 但实践中并行求解Poisson方程是相当复杂的事情，因为Poisson求解 器总是全局的，从而很难写出一个高效率的并行程序
• 此外，对于复杂外形，构造有效的Poisson求解器也很困难 • VORPAL使用Trilinos库进行静电模型求解，这个求解器允许
• 此时，可以使用针对电磁场的隐格式时间步推进来处理电磁场建模
• VORPAL目前支持两种电磁场隐格式模拟：yeeImplicit模型和ADI模型 ，前者使用稀疏矩阵求解Maxwell方程；后者使用变形（针对DeyMittra网格以及PIC）的ADI方法。
• 尽管ADI-FDTD本身非常简单，但在PIC中使用的电磁场推进算法必须 能够保持散度误差守恒，否则会出现虚假解：
电磁场仿真软件简介
电磁场仿真软件简介随着电磁场和微波电路领域数值计算方法的发展,在最近几年出现了大量的电磁场和微波电路仿真软件;在这些软件中,多数软件都属于准3维或称为维电磁仿真软件;例如,Agilent公司的ADSAdvanced Design System、AWR公司的Microwave Office、Ansoft公司的Esemble、Serenade和CST公司的CST Design Studio等;目前,真正意义上的三维电磁场仿真软件只有Ansoft公司的HFSS、CST公司的Mafia、CST Microwave Studio、Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE;从理论上讲,这些软件都能仿真任意三维结构的电磁性能;其中,HFSS HFSS是英文高频结构仿真器High Frequency Structure Simulator的缩写是一种最早出现在商业市场的电磁场三维仿真软件;因此,这一软件在全世界有比较大的用户群体;由于HFSS进入中国市场较早,所以目前国内的电磁场仿真方面HFSS的使用者众多,特别是在各大通信技术研究单位、公司、高校非常普及;德国CST公司的MicroWave Studio微波工作室是最近几年该公司在Mafia软件基础上推出的三维高频电磁场仿真软件;它吸收了Mafia软件计算速度快的优点,同时又对软件的人机界面和前、后处理做了根本性的改变;就目前发行的版本而言, CST的MWS 的前后处理界面及操作界面比HFSS好;Ansoft也意识到了自己的缺点,在刚刚推出的新版本HFSS定名为Ansoft HFSS 中,人机界面及操作都得到了极大的改善;在这方面完全可以和CST媲美;在性能方面,两个软件各有所长;在速度和计算的精度方面CST和ANSOFT成绩相差不多;值得注意的是,MWS采用的理论基础是FIT有限积分技术;与FDTD 时域有限差分法类似,它是直接从Maxwell方程导出解;因此,MWS可以计算时域解;对于诸如滤波器,耦合器等主要关心带内参数的问题设计就非常适合；而HFSS采用的理论基础是有限元方法FEM,这是一种微分方程法,其解是频域的;所以,HFSS如果想获得频域的解,它必须通过频域转换到时域;由于,HFSS是用的是微分方法,所以它对复杂结构的计算具有一定的优势;另外,在高频微波波段的电磁场仿真方面也应当提及另一个软件： ANSYS ;ANSYS 是一个基于有限元法FEM的多功能软件;该软件可以计算工程力学、材料力学、热力学和电磁场等方面的问题;它也可以用于高频电磁场分析应用例如：微波辐射和散射分析、电磁兼容、电磁场干扰仿真等;其功能与HFSS和CST MWS类似;但由于该软件在建模和网格划分过程中需要对该软件的使用规则有详细的了解,因此,对一般的工程技术人员来讲使用该软件有一定困难;对于高频微波波段通信、天线、器件封装、电磁干扰及光电子设计中涉及的任意形状三维电磁场仿真方面不如HFSS更专业、更理想;实际上,ANSYS软件的优势并不在电磁场仿真方面,而是结构静力/动力分析、热分析以及流体动力学等;但是,就其电磁场部分而言,它也能对任意三维结构的电磁特性进行仿真;虽然,Zeland公司的Fidelity和IMST GmbH公司的EMPIRE也可以仿真三维结构;但由于这些软件的功能不如前面的软件,所以用户相对较少;下面列出几个相关软件的名称和主要性能,微波 CAD 软件简介几个主要相关类型软件的简介：1.1.1 ADSAdvanced Design System它是Agilent Technoligyies公司推出的一套电路自动设计软件;Agilent Technoligyies公司把已有产品HP MDSMicrowave Design System和HP EEsof IVElectronic Engineering Software两者的精华有机的结合起来,并增加了许多新的功能,构成了功能强大的ADS软件;ADS软件范围涵盖了小至元器件,大到系统级的设计和分析,主要包括RFIC设计软件、RF电路板设计软件、DSP专业设计软件、通讯系统设计软件以及微波电路设计软件;ADS软件仿真手段丰富多样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具;不但其仿真性能优越,而且提供了功能强大的数据后处理能力;这对我们进行复杂、特殊电路的仿真、数据后处理及显示提供了可能;该软件切实考虑到工程实际中各种参数对系统的影响,对要求分析手段多样,运算量大的仿真分析,尤其适用;ADS软件可应用于整个现代通信系统及其子系统,能对通信系统进行快速、便捷、有效的设计和仿真;这是以往任何自动设计软件都不能够的;所以,ADS已被广大电子工程技术人员接受,应用也愈加广泛;主要应用：ADS功能非常强大,对整个现代通信系统及其子系统的设计和仿真提供支持;主要应用有以下几个主要方面：1.射频和微波电路的设计包括RFIC、RF Board;2.DSP设计3.通信系统的设计4.向量仿真每个设计本身又包括以下几个内容：●绘制原理图●系统仿真●布局图● Pspice原理图1.1.2. CST Microwave studioCST MICROWAVE STUDIO是CST公司为快速、精确仿真电磁场高频问题而专门开发的EDA工具,是基于PC机Windows环境下的仿真软件;其主要应用领域有：移动通信、无线设计、信号完整性和电磁兼容EMC等;具体应用包括：偶合器、滤波器、平面结构电路、联结器、IC封装、各种类型天线、微波元器件、蓝牙技术和电磁兼容/干扰等;MWS提供三个解算器,四种求解方式;它们是时域解算器、频域解算器和本征模解算器;四种求解方式分别为传输问题的频域解、时域解、模式分析解和谐振问题的本征模解;同时也提供各种有效的CAD输入选项和SPICE参数的提取;另外,CST MWS通过调用CST DESIGN STUDIO而内含一个巨大的设计环境库,CST DESIGN STUDIO本身也提供外部仿真器的联结;应用：各种天线、连接器、谐振腔、蜂窝电话、同轴连接器、偶合滤波器、共面结构、串扰问题、介质滤波器、双工器、高速数字设备、喇叭天线、IC封装、互联器、微带滤波器、带状线结构、微波加热、微波等离子源、多芯连接器、毫米波集成电路、多层结构、多路复用器、光学组件、微带天线、平面结构、功分器、偏光器、雷达/雷达截面RCS、SAR计算/解剖设备、传感器、屏蔽问题、开槽天线、芯片系统、时域反射计TDR 、波导结构、无线设备……1.1.3. Microwave OfficeMicrowave Office软件为微波平面电路设计提供了最完整, 最快速和最精确的解答;它是通过两个模拟器来对微波平面电路进行模拟和仿真的; 对于由集总元件构成的电路, 用电路的方法来处理较为简便; 该软件设有一个叫“VoltaireXL”的模拟器来处理集总元件构成的微波平面电路问题; 而对于由具体的微带几何图形构成的分布参数微波平面电路则采用场的方法较为有效, 该软件采用的是一个叫“EMSight”的模拟器来处理任何多层平面结构的三维电磁场的问题;由于这里意在着重于电磁场分析,所以仅涉及“EMSight”模拟器;下面是它的具体功能：“EMSight”模拟器是一个完整的三维电磁场模拟程序包, 它可用于平面高频电路和天线结构的分析;模拟器分析的电路都安装在一个矩形的金属包装盒内, 对于电路的层数和端口数并没有限制;它还具有显示微波平面电路内金属上电流和空间电场力线的能力;“EMSight”模拟器可以对微波平面电路进行许多种类的计算, 在该软件中称计算为测量; 除了可以计算电路的阻抗参量,导纳参量,散射参量,传输参量, 混合参量之外, 对于线性电路,它能计算辅助稳定因子,输入电容,群延迟, 偶/奇模传输常数/阻抗/导纳, 电压驻波比, 端口输入阻抗/导纳, 增益等;具有计算各种线/圆极化微带天线的电场方向图和功率方向图的能力, 在计算天线时矩形的金属包装盒边界可以改变, 顶部和底部可以改为自由空间阻抗,而侧壁可以拉远;在“EMSight”模拟器内也设有一个元件库, 其特点是列入了大量的微带元件的资料如各种弯头, 开路线, 短截线, 耦合器, 阶梯, T形接头等; 还包括了许多传输线的资料;1.1.4. ANSYSANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件;该软件主要包括三个部分：前处理模块,分析计算模块和后处理模块;前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型；分析计算模块包括结构分析可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力；后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示可看到结构内部等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出;软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料;这里还是着重介绍电磁场方面;在该软件的电磁场部分,它主要设计以下几个方面：2D、3D及轴对称静磁场分析及轴对称时变磁场交流磁场分析;静电场、AC电场分析,电路分析：包括电阻、电容、电感等;电路、磁场耦合分析 ;电磁兼容分析; 高频电磁场分析; 计算洛伦磁力和焦耳热/力;主要应用于：螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、天线辐射、等离子体装置、磁悬浮装置磁成像系统、电解槽及无损检测装置等;1.1.5. Ansoft SerenadeAnsoft Serenade 设计环境为现代的射频以及微波设计者们提供了一个强大的电路、系统和电磁仿真的工具;简易的使用环境允许使用者们在仿真器和其他的工具如文字处理器最大程度的产生数据资料的转移;简单的说,它主要包括Harmonica电路仿真和 Symphony系统仿真部分;Symphony 可以在Serenade 文件夹一种计算机标原理图获取、布局、和仿真环境下面运行;它是一个可以仿真有射频、微波和数字部分组成的通信系统的软件工具;Symphony 添加了针对外围环境的高效的模拟、数字混合方式模拟和数字和系统分析能力;使用者能够很快的构建一个系统通包括大量元件的库里的射频部分的模拟和数字信号处理;像信道编码,模拟和数字信号处理滤波器,放大器,晶体震荡器衰减信道模型;这些都能使设计者们迅速的组建有线的或者无线系统;由于系统自带了那么多模型,因此设计者只需要对元器件键入很少的关键特征;它也能够对线性或非线性系统进行彻底的操作;它也能输出例如增益、噪声和在时域或者频域上的误码率;针对不同的设计方法,在早期阶段的时候它就能够迅速的检查,以减少设计周期时间和避免由于射频和数字信号处理系统之间的互相干扰而造成的高成本的重新设计;一旦一个设计系统结构被确认了那么一个自上而下的设计流程就能被完成;一个系统的误码率能够基于完整的系统分析而计算出来;对射频的描述,例如阻抗不匹配,晶体震荡器的相位噪声和群延迟,在系统中当然包括噪声,输入功率,S参数和其他的输入信号扫描分析把误码率的计算作为一个任何参数的函数;1.1.6. Ansoft EnsembleAnsoft Ensemble是一个针对射频和微波的平面电磁仿真软件;它是一个对微带线和像滤波器、功分器和天线一类的平面微波结构进行计算S参数和全波场的仿真软件包;Ensemble软件包包括一个从底部开始的计算机辅助设计布局,一个仿真器和一个可显示数据的后处理器;该软件没有用传统的“cut-and-try” 原型,减少了生成的误差;下面是它的一些功能：1 仿真分析包括s参数, y参数, 和 z参数;远场近场辐射;表面电流等;2 Ensemble 的应用PCB布线和路径的仿真;多层微波包装;微波整合电路;超级微波整合电路;平面天线和队列;电路元件创建;3 天线设计分析圆极化;左旋圆极化和右旋圆极化的远场图;增益和轴向辐射;交叉极化和共极化场等;4. 图形特征：计算控制初始设计的大小;DXF and GDS 的输入和输出;史密斯圆图,极化图和矩形图;远场图;波形计算等;Ansoft HFSS软件简介Ansoft HFSS软件是适用于射频、无线通信、封装及光电子设计的任意形状三维电磁场仿真的软件;ANSOFT HFSS是业界公认的三维电磁场标准仿真软件包,它必将为射频、无线通信、封装及光电子产品新功能的开发提供崭新高效的研究手段;本软件彻底摆脱了传统的设计模式,大大减少了研制费用和时间,加快产品进入市场的步伐;HFSS 提供了一简洁直观的用户设计界面、精确自适应的场求解器、拥有空前电性能分析能力的功能强大后处理器,能计算任意形状三维无源结构的S参数和全波电磁场;ANSOFT HFSS充分利用了如自动匹配网格产生及加密、切线向矢量有限元、ALPSAdaptive Lanczos Pade Sweep和模式-节点转换Mode-node等的先进技术,从而使操作人员可利用有限元法FEM 在自己的电脑少对任意形状的三维无源结构进行电磁场仿真;HFSS自动计算多个自适应的解决方案,直到满足用户指定的收敛要求值;其基于MAXWELL麦克斯韦方程的场求解方案能精确预测所有高频性能,如散射、模式转换、材料和辐射引起的损耗等;用高效率的计算机虚拟模型的方法来取代费时费力的“cut-and-try”试验方法,可大大缩短设计周期;仿真分析诸如天线、微波转换器、发射设备、波导器件、射频滤波器和任意三维非连续性等复杂问题,已简单化成只需画结构图、定义材料性能、设置端口和边界条件;HFSS自动产生场求解方案、端口特性和S参数;其S参数结果可输出到通用的线性和非线性电路仿真器中来使用;ANSOFT HFSS的自适应网格加密技术使FEM方法得以实用化;初始网格将几何子分为四面体单元的产生是以几何结构形状为基础的,利用初始网格可以快速解算并提供场解信息,以区分出高场强或大梯度的场分布区域;然后只在需要的区域将网格加密细化,其迭代法求解技术节省计算资源并获得最大精确度;必要时还可方便地使用人工网格化来引导优化加速网格细化匹配的解决方案;HFSS采用高阶基函数、对称性和周期边界等方法,从而节省计算时间和内存,进一步加大求解问题的规模并加速求解的速度;1.2.1 Ansoft HFSS软件功能HFSS软件还有强大的绘图功能;它可以与AutoCAD完全兼容,完全集成ACIS固态建模器;它可以完成以下操作：无限的undo/redo多个物体组合、相减、相交布尔运算动态几何旋转点击物体选择/隐藏二维物体沿第三维扫描得到三维物体如圆柱体宏记录/宏文本锥螺旋、圆柱和立方体的参数化宏可选的“实表面”几何体在线关联帮助以加快新功能的应用它拥有先进的材料库综合的材料数据库包括了常用物质的介电常数、渗透率、电磁损耗正切;用户在仿真中可分析均匀材料、非均匀材料、各向异性材料、导电材料、阻性材料和半导体材料;对不可逆设备,标配的HFSS可直接分析具有均匀静磁偏的铁氧体问题,用户还可选用ANSOFT 3DFS选件以完成铁氧体静磁FEM的解算仿真;ANSOFT HFSS软件含有一个庞大的库,用该库可参数化定义以下标准形状：微带T行结宽边耦合线斜接弯和非斜接弯半圆弯和非对称弯圆螺旋和方螺旋混合T接头贴片天线螺旋几何Ansoft HFSS软件还可以以周期边界来解决相控阵;通过指定两个或多个边界间的场关系,关连边界条件LBCs使得包含有源等设备的新一类问题也可建模仿真;在对长的、均匀的和周期性的结构建模仿真时,LBCs可大大节省计算时间和内存;周期性的LBCs通过相位关系可确定多个主-从边界;设计师可通过分析相控阵中的一个单元来提取有源单元因子和阻抗,从而研究确定阵列盲区、极化性能和栅瓣;Ansoft HFSS软件强大的天线设计功能,它可以计算下列问题：计算天线参量,如增益、方向性、远场方向图剖面、远场3D图和3dB带宽;绘制极化特性,包括球形场分量、圆极化场分量、Ludwig第三定义场分量和轴比;二分之一、四分之一、八分之一对称模型并自动计算远场方向图;Ansoft HFSS还拥有以下三种频率扫描技术：①宽带快速率扫描利用APLS快速扫频技术可有效地进行宽带仿真;APLS能产生一个在宽频带内有效的低阶次的模型,并通过计算零极点来完成宽频带求解;APLS包含端口散射以精确确定频段内的输入功率和频带外抑制;②超宽带插值扫频利用插值扫频技术可有效地进行超宽带仿真;插值扫频能在超宽频带内根据频响变化斜率自动增插点数,确保精确确定频段内的所有频响特性;③离散扫频利用离散扫频技术可有效地进行离散频点的宽带仿真;其利用当前网格重新求解电磁场,从而精确得到各频率点上的性能参数;Ansoft HFSS拥有强大的场后处理器：产生生动逼真的场型动画图,包括矢量图、等高线图、阴影等高线图;任意表面,包括物体表面、任意剖面、3D物体表面和3D相等面的静态和动态图形;动态矢量场、标量场或任何用场计算器推导出的量;动态的表面动画可使图形能以旋转和移位的方式步进;新的图—3D云图上有一薄薄的彩色像素层,使你能非常清晰地观察场型特性,用户旋转几何时图形会实时更新;ANSOFTHFSS 可以设计最优化解决方案,它支持强大的具有记录和重放功能的宏语言;这使得用户可将其设计过程自动化和完成包括参数化分析、优化、设计研究等的先进仿真;参数化分析：四螺旋天线广泛应用于包括GPS接收机在内的无线通信设计中;其圆极化辐射方向图提供了很宽的半球状覆盖区域并具有极低的后瓣辐射;该模型在HFSS 依据不同的螺旋比和总旋转数目进行了多次仿真,设计师利用先进的宏功能可很快地进行多次仿真,以研究关键参数是如何影响带宽、增益和后瓣电平的;1.2.2 Ansoft HFSS软件的优势Ansoft有自己的独特优势：由Ansoft Designer和Ansoft HFSS构成的Ansoft高频解决方案,是目前唯一以物理原型为基础的高频设计解决方案,它以Ansoft公司居于领先地位的电磁场仿真工具为基础,提供了从系统到电路直至部件级的快速而精确的设计手段,覆盖了高频设计的所有环节; 其集成化的设计环境和独有的“按需求解"技术使设计工程师们在设计的各个阶段都能充分考虑结构的电磁效应对性能的影响,实现对整个设计流程的完全控制,从而进一步提高了仿真精度,完成整个高频系统的端对端设计;最后一点,HFSS的所有问题分为两大类：“Driven Solution”和“Eigenmode Solution”,前一个用于一般的需要激励源或者有辐射产生的问题,适用于几乎所有除谐振腔以外的问题；后者为本征问题求解,主要用于分析谐振腔的谐振问题,不需要激励源,也不需要定义端口,更不会产生辐射封闭结构;Ansoft Optimetrics是一个综合优化包,可以用于HFSS和Ensemble,主要用于结构参数的优化,最典型的例如双枝节匹配,可优化两个枝节的长度及间距使得反射最小;根据你给定的优化目标,可以进行模型参数的调整,例如介质片移相器,你可以以移相器的相移为目标函数,优化介质片的长度,使相移满足需要;总之,Ansoft HFSS 软件以其强大的设计仿真功能,无论在设计手机、通信系统、宽带器件、集成电路ICs、印刷电路板等高频微波的方方面面都迅速赢得了设计人员的广泛认可,并且也迅速获得了广泛的应用;。
VSim电磁粒子仿真技术
VSim专业电磁粒子仿真美国Tech-X公司由John R. Cary博士创立，总部设在美国科罗拉多州博尔德市，是专业的等离子技术软件供应商。
Tech-X公司的产品主要包括电磁粒子仿真软件VSim和电磁流体仿真软件USim。
VSim软件提供的独特物理模型涵盖整个等离子体和射频领域的仿真问题，借助于VSim强大的并行算法，诸多应用领域问题得以求解，例如激光等离子相互作用、高功率微波器件、真空电子器件、脉冲功率、高压放电、加速器等。
VSim软件支持从笔记本、台式机到超级计算机，从单核到数万核并行的多操作系统平台。
USim软件是支持等离子体、高超声速流体、化学反应流体模拟的专业电磁流体仿真软件，是求解高超声速流体力学、高能密度物理、天体物理、电气工程等领域复杂问题的高端工具。
VSim软件发展VSim软件是一款灵活的包含电磁场、粒子和等离子体物理的软件，起源于2001年为美国政府部门应用所做的开发。
VSim早期版本称为VORPAL，主要用于解决联邦政府面临的种种难题，包括等离子体加速、加速器腔建模、磁约束核聚变的研究等。
2004年9月30日，Nature杂志封面展示了VORPAL软件对激光尾场加速的仿真结果，对相关实验的成功有重大的指导意义。
2012年11月，推出VSim 6.0。
VSim6.0全面更新了碰撞和蒙特卡洛模块，另有用于全电磁场模拟的新增功能，其便携性和易用性进一步改进。
VSim6.0软件能在日益增长的商业需求方面做的更好。
VSim软件功能模块VSim 专业电磁粒子仿真软件VSim 是包含全电磁模型的粒子仿真软件，是等离子体、微波与真空电子器件、脉冲功率与高电压、加速器、放电等离子体等领域的尖端仿真工具。
VSim 物理基础VSim 功能特征Particle-In-Cell 模型VSim 使用PIC 算法(Particle-in-Cell)来模拟等离子体的演化。
等离子体粒子之间以及和外界的相互作用通过电磁Maxwell 方程组或者静电Poisson 方程求解，等离子体粒子的运动利用宏粒子的相对论运动方程跟踪。
VORPAL和激光等离子体相关模拟
约化模型的benchmark 约化模型的
• 下面给出了利用全 下面给出了利用全PIC，包络模型以及流体模型对于2维尾场计算的结 ，包络模型以及流体模型对于 维尾场计算的结 果比较： 果比较：
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粒子建模:网格加热和高阶粒子插值 粒子建模 网格加热和高阶粒子插值
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场建模： 场建模：包络分解
• 在很多问题中（特别是自聚焦和调制问题），我们只需要了解激光的包 在很多问题中（特别是自聚焦和调制问题），我们只需要了解激光的包 ）， 络平均行为，即将激光当成一个标准的有质动力源， 络平均行为，即将激光当成一个标准的有质动力源，于是只要研究激光 包络的传播方程就可以了 • 写出激光的包络形式： 写出激光的包络形式：
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电磁场建模： 电磁场建模：色散和高阶插值
• 在激光的调制，自聚焦和通道引导研究中，需要处理电磁波的长距离传 在激光的调制，自聚焦和通道引导研究中， 播 • 标准的电磁 标准的电磁PIC模拟中，对电场的建模使用 模拟中， 网格： 模拟中 对电场的建模使用Yee网格： 网格
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Some examples….
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PIC方法的改进和发展 方法的改进和发展
• 随着研究的深入，激光等离子体相互作用研究出现了一系列新的问题， 随着研究的深入，激光等离子体相互作用研究出现了一系列新的问题， 需要用新的建模方法和数学技巧克服。 需要用新的建模方法和数学技巧克服。 • 本质上来说，激光等离子体相互作用的问题核心在于尺度问题：时间和 本质上来说，激光等离子体相互作用的问题核心在于尺度问题： 空间步长必须能分辨最细的特征过程：电磁场的波长， 空间步长必须能分辨最细的特征过程：电磁场的波长，等离子体德拜长 度以及等离子体的振荡周期。 度以及等离子体的振荡周期。 • 原理上说，PIC能模拟绝大部分物理过程，只要计算量足够。然而，在 原理上说， 能模拟绝大部分物理过程， 能模拟绝大部分物理过程 只要计算量足够。然而， 激光等离子体相互作用中， 激光等离子体相互作用中，总是涉及到过高的等离子体密度和过大的空 间区域，使得模拟在实践中往往不可行。 间区域，使得模拟在实践中往往不可行。 • 因此，需要种种技巧降低计算量并约化物理模型。 因此，需要种种技巧降低计算量并约化物理模型。 • 原则上，激光等离子体的 原则上，激光等离子体的PIC是比较成熟的技术，因此，大部分技术发 是比较成熟的技术， 是比较成熟的技术 因此， 展是一些“ 展是一些“Trick”。 ”
COMSOL Multiphysics 等离子体模块介绍
COMSOL Multiphysics 等离子体模块介绍低温等离子体这一概念的涵盖相当广泛，它融合了流体力学、化学反应工程、物理动力学、热量传递、质量运移，电磁学等众多学科。
COMSOL Multiphysics新近推出的等离子体模块，就是专门用来处理这一类问题的数学工具，它可以方便的处理在众多工程领域内都非常常见的非平衡放电问题。
等离子体模块内建了多个建模界面，用于仿真那些最为常见的等离子体反应器类型，包括感应耦合等离子体(Inductively Coupled Plasmas, ICP)，直流放电(DC Discharges)，微波泵浦放电(Microwave Plasmas)，电容耦合等离子体(Capacitively Coupled Plasmas, CCP )。
如果能够模拟等离子体和外部电路的相互作用，那对于全面分析一个放电特性是非常有意义的。
COMSOL的等离子体模块不仅提供了相应的工具，可以直接添加电路元件到1D，2D 或者3D的COMSOL模型中；而且支持直接导入一个已经做好的SPICE电气连接表(netlist)到COMSOL模型中。
在等离子体化学方面，COMSOL支持用户从文件导入气体碰撞横截面的数据，然后模拟化学反应；也支持用户直接在COMSOL模型中添加化学反应式以及相应的物质种类，从而完成直接建模求解。
至于等离子体物理本身那些错综复杂的多物理场之间的耦合，不用担心，COMSOL Multiphysics的等离子体模块会自动处理并给出最终结果。
应用领域：•电感耦合等离子体•微波等离子体•直流放电•电容耦合等离子体•介质阻挡放电•照明•等离子体显示板•国土安全•有害气体破坏•等离子源•离子源•蚀刻技术•半导体工艺等离子体清洗过程的多物理、多尺度模拟。
COMSOL使用技巧_V1.0_2013-02
COMSOL 使用技巧中仿科技公司CnTech Co.,Ltd目录一、1.11.21.31.41.51.6二、2.12.22.32.4三、3.13.23.33.43.5四、4.14.24.34.44.5五、5.15.25.3六、6.16.26.36.46.5七、几何建模................................................................................................................................. - 1 -组合体和装配体................................................................................................................. - 1 -隐藏部分几何..................................................................................................................... - 2 -工作面................................................................................................................................. - 3 -修整导入的几何结构......................................................................................................... - 4 -端盖面............................................................................................................................... - 11 -虚拟几何........................................................................................................................... - 12 -网格剖分............................................................................................................................... - 14 -交互式网格剖分............................................................................................................... - 14 -角细化............................................................................................................................... - 16 -自适应网格....................................................................................................................... - 16 -自动重新剖分网格........................................................................................................... - 18 -模型设定............................................................................................................................... - 19 -循序渐进地建模............................................................................................................... - 19 -开启物理符号................................................................................................................... - 19 -利用装配体....................................................................................................................... - 21 -调整方程形式................................................................................................................... - 22 -修改底层方程................................................................................................................... - 23 -求解器设定........................................................................................................................... - 25 -调整非线性求解器........................................................................................................... - 25 -确定瞬态求解的步长....................................................................................................... - 26 -停止条件........................................................................................................................... - 27 -边求解边绘图................................................................................................................... - 28 -绘制探针图....................................................................................................................... - 29 -弱约束的应用技巧............................................................................................................... - 31 -一个边界上多个约束....................................................................................................... - 31 -约束总量不变................................................................................................................... - 32 -自定义本构方程............................................................................................................... - 34 -后处理技巧........................................................................................................................... - 36 -组合图形........................................................................................................................... - 36 -显示内部结果................................................................................................................... - 37 -绘制变形图....................................................................................................................... - 38 -数据集组合....................................................................................................................... - 39 -导出数据........................................................................................................................... - 39 -函数使用技巧....................................................................................................................... - 43 -7.17.27.37.4八、8.18.2九、9.19.2十、10.110.210.310.4十一、11.111.211.311.411.511.6随机函数........................................................................................................................... - 43 -周期性函数....................................................................................................................... - 44 -高程函数........................................................................................................................... - 45 -内插函数........................................................................................................................... - 46 -耦合变量的使用技巧........................................................................................................... - 48 -积分耦合变量................................................................................................................... - 48 -拉伸耦合变量................................................................................................................... - 49 -ODE 的使用技巧................................................................................................................... - 50 -模拟不可逆形态变化....................................................................................................... - 50 -反向工程约束................................................................................................................... - 51 -MATLAB 实时链接................................................................................................................ - 52 -同时打开两种程序GUI................................................................................................. - 52 -在COMSOL 中使用MATLAB 脚本................................................................................ - 52 -在MATLAB 中编写GUI ................................................................................................. - 53 -常用脚本指令................................................................................................................ - 54 -其他................................................................................................................................... - 56 -局部坐标系.................................................................................................................... - 56 -应力集中问题................................................................................................................ - 56 -灵活应用案例库............................................................................................................ - 57 -经常看看在线帮助........................................................................................................ - 57 -临时文件........................................................................................................................ - 58 -物理场开发器................................................................................................................ - 59 -一、几何建模COMSOL Multiphysics 提供丰富的工具，供用户在图形化界面中构建自己的几何模型，例如1D 中通过点、线，2D 中可以通过点、线、矩形、圆/椭圆、贝塞尔曲线等，3D 中通过球/椭球、立方体、台、点、线等构建几何结构，另外，通过镜像、复制、移动、比例缩放等工具对几何对象进行高级操作，还可以通过布尔运算方式进行几何结构之间的切割、粘合等操作。
COMSOL_Multiphysics后处理用户指南
1.1 网格...................................................................................................................................................- 1 1.2 解.......................................................................................................................................................- 1 1.3 截平面...............................................................................................................................................- 1 1.4 三维切割线..........................................................................................
减压蒸馏单元仿真软件说明书
减压蒸馏单元仿真软件说明书北京欧倍尔软件技术开发有限公司2021年12月目录第一章软件简介 (1)1.1 概述 (1)1.2 软件特色 (1)第二章软件操作说明 (2)2.1 软件启动 (2)2.2 软件操作 (3)2.2.1 功能介绍 (3)2.2.2 界面介绍 (3)2.3 实验操作 (5)第三章注意事项 (20)3.1 软件运行注意事项及常见问题 (20)3.1.1 软件运行注意事项 (20)3.1.2 其中容易被杀毒软件阻止的程序 (21)3.2安装过程中常见问题 (22)3.2.1 控件注册失败 (22)第一章软件简介1.1 概述本软件是化学基础实验教育信息化建设项目，旨在为本科院校化学相关专业的学生提供一个三维的、高仿真度的、高交互操作的、全程参与式的、可提供实时信息反馈与操作指导的、虚拟的基础化学模拟操作平台，使学生通过在本平台上的操作练习，进一步熟悉专业基础知识、了解基础实验室实验环境、培训基本动手能力，为进行实际实验奠定良好基础。
本平台采用虚拟现实技术，依据实验室实际布局搭建模型，按实际实验过程完成交互，完整再现了基础实验室的实验操作过程。
每个实验操作配有评分系统，提示实验操作的正确操作及实验过程中的注意事项，3D操作画面具有很强的环境真实感、操作灵活性和独立自主性，学生可查看到实验仪器的各个部分，解决了实际实验过程中的某些盲点，为学生提供了一个自主发挥的实验舞台，特别有利于调动学生动脑思考，培养学生的动手能力，同时也增强了学习的趣味性。
该平台为学生提供了一个自主发挥的平台，也为实验“互动式”预习、“翻转课堂”等新型教育方式转化到基础化学实验中来提供了一条新思路、新方法及新手段，必将对促进本科化学实验教育教学的改革与发展起到积极的促进作用。
1.2 软件特色本软件的特色主要有以下几个方面：（1）虚拟现实技术利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界，构建高度仿真的虚拟实验环境和实验对象，提供使用者关于视觉、听觉、触觉等感官的模拟，让使用者如同身历其境一般，可以及时、没有限制地360°旋转观察三维空间内的事物，界面友好，互动操作，形式活泼。
低温等离子体放电模拟软件VORPAL
4
电磁模型和cutting-cell
• 当边界面是个曲面的时候，需要特别注意，直接用锯齿的矩形网格去逼 近，对于电磁模型会带来很大的误差 • 处理这种情况的标准做法是局部细化网格或者在边界处采用梯形近似， 后者如图：
• 在边界处用梯形或者三角形边界求和来代替标准的差分程序：
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Multifield和ComboField
• • • • 对于更复杂的问题，VORPAL提供MultiField和ComboField模式 在模拟中可能需要自定义的外部电磁场（比如外加磁场等等） 甚至可能需要和其他物理场耦合 MultiField允许用户自己写出独立的场定义和推进公式，修改标准的 FDTD算法或者加入别的物理场 • 最早的例子发展于托卡马克射频加热模拟：
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磁化射频腔的二次电子击穿
• 加有磁场的射频谐振腔内，电子被加速并且轰击壁面产生出二次电子， 随着电子倍增，最终发生击穿：
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场致发射模型
• 对电极表面加高压，就可能有电子从电极表面逸出。VORPAL支持电子 的CL模型和Richardson-Dushman模型，Fowler-Nordheim模型。
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粒子建模:网格加热和高阶粒子插值
• VORPAL允许使用5阶的插值函数对粒子的电荷电流进行插值。这种平 滑化大大降低了网格自加热的速度，在几千个等离子体周期内仍然无需 担心自加热。
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可变权重和粒子合并
• 当处理带有雪崩过程的放电行为时，粒子数会快速增加导致模拟失败 • 解决方法是使用可变权重的粒子，当粒子数太多的时候，就增大粒子的 权重而控制粒子数 • 早期的解决方法是随机砍掉一半粒子并将粒子的权重加倍，这种方法会 带来很严重的随机噪声和自加热问题 • Lapenta等提出了将同一网格内的粒子合并来控制粒子数的方法 • VORPAL目前同时支持三种权重控制的方法 – 1.随机丢弃小权重粒子 – 2.将两个粒子合并成一个，保持动量和电荷守恒 – 3.将四个粒子合并成两个，保持能量动量和电荷守恒
Vorpal 培训(4)
• # combiner model
• threshold = 10 • algorithm_kind = 3 • </Collision>
粒子和背景气体碰撞
• ImpactCollider用于描述粒子和背景气体的碰撞。 基本方案就是标准的蒙卡伪碰撞技术。 • 在impactcollider中可以使用的碰撞模型包括
xvLoaderEmitter
• 提供一种可调节的在所需区域填入粒子的 方法. • 同时设置粒子的位置和速度,权重
• 可选择为支持填充(load)或者粒子发射 (emit) • 支持自定义的密度函数
Load particle
• <ParticleSource singleSource0>
•
•
kind = xvLoaderEmitter
定义电子碰撞
• 电子可以发生弹性碰撞，激发以及电离过 程。无论哪一种过程，都可以统一定义在 impactcollider中。
• 在电离的情况下有个特殊问题，即需要定 义入射电子和电离电子。为此，通常使用 重复定义法：
电离碰撞
• <ImpactCollider ArIonizer> • neutralGas = [ArNeutralGas] • impactSpecies = [PrimaryElectrons SecondaryElectrons] • <ImpactCollision elecImpArIonization> • kind = impactIonization • crossSectionDataType = [builtIn] • ionizedElectronSpecies = [SecondaryElectrons SecondaryElectrons] • ionSpecies = [Ar1 Ar1] • </ImpactCollision> • </ImpactCollider>
USim电磁流体仿真
USim 专业电磁流体仿真USim 软件是专业的电磁流体仿真软件，求解含化学反应的等离子体流体模型。
可以仿真高能量密度等离子体、高超声速磁流体、天体物理、热等离子体与电气工程等领域中的高端科研模型。
非结构网格建模能力可以处理各种复杂的几何结构，能够研究相关商业和国防项目中的重要物理问题。
VSim 是包含全电磁模型的粒子仿真软件，是等离子体、微波与真空电子器件、脉冲功率与高电压、加速器、放电等离子体等领域的尖端仿真工具。
USim 功能模块USim 专业电磁流体仿真软件USim 是电磁场作用下气体流动问题仿真的专业软件，支持等离子体、高超声速流体、化学反应流体运动的模拟，可以用于高超声速流体力学、高能密度物理、天体物理、热等离子体与电气工程等领域高端物理模型的仿真。
USim 基本概念基本方程：守恒律方程，如Euler,磁流体方程,Maxwell 方程等等);,,,()(q t z y x S w F tq=⋅∇+∂∂ Euler 方程：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=E u u u q z y x ρρρρ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=g z y x P u u u w ρ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++++++=)()()()(P E u P E u P E u P u u u u u u u u P u u u u u u u u Pu u u u u w F z y x z z y z xz z y y y yy z x y x x x z y xρρρρρρρρρρρρ 0=s理想MHD 方程：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛=z y x z y x B B B E m m m q ρ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-++--=⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=z yx zy x zyx z y x g z y x B B B B u u u E m m m B B B P u u u w )22)(1(02222μγρρρρρ ⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛++---=00000z z y y x x x y y x x z z z yz z y E J E J E J B J B J B J B J B J B J s⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛--------⋅-++⋅-++⋅-+++-+---+-+---+-+=0)(0)(01)21(1)21(1)21(121111*********)(020********2000020200002020y z z y z x x z x y y x y z z y z x x z x y y x z z y y x x z z z y z y z x z x z zy z y y y y x y x y zy z x y x y x x x x z y x B u B u B u B u B u B u B u B u B u B u B u B u B B P E u B B P E u B B P E u B B P u u B B u u B B u u B B u u B B P u u B B u u B B u u B B u u B B P u u u u u w F u B u B u B μμμμμμμμρμρμρμρμμρμρμρμρμμρρρρMaxwell 方程：⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=p p z y x z y x B E B B B E E E q⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛------=z yx z yx p x y x pz y zpp xy x pz y zp B c B c Bc E E E B E E E B E E E B E B Bc B E B c B c B c E w F 222222222222)(γγγχχχγγγχχχχχ 0=s上述方程中修改源项即可形成N-S 方程、反应扩散方程等。