CST如何进行时域自适应网格设置

这一期，我们回答一个大家非常关注的网格的问题。仿真软件的网格质量直接决定仿真的精度和效率，设置合理的网格才能将仿真做的又快有准。CST的微波工作室有多种求解器，如果用频域求解器（F）来仿真，有限元算法只要结构模型不是过于复杂，都能自动完成网格剖分，并在仿真中进行自适应网格，一般模板都默认设置，如下图所示：

CST的频域求解器在很多领域很强大，但不是今天的主角。很多CST的用户都知道时域求解器（T），可以说是CST最受欢迎的一个求解器也不为过，但很多人不清楚如何才能对时域求解器的网格进行设置，及何时进行自适应网格设置。那么问题来了：如何在CST微波工作室中进行时域自适应网格设置?

1. 第一步就是选择合适的模板。

2. 进行自适应网格加密

在这里我们引用之前另一篇文章，仿真实例001：圆极化平板天线仿真01。

读者可以先根据这篇文章完成一个简单的Patch天线的建模以及仿真。并得到S参数如下图所示：

在完成那篇文章的仿真后继续进行自适应网格设置。首先进入全局网格设置，点击六面体网格Hexahedral，如下图所示：

这里我们由于在第一步中使用了天线模版，所以默认的网格设置如下图所示：

这里对这个页面的参数设置进行一下说明，以下内容都可以点击上图中的help可见。

Maximum cell（最大网格大小）：

Cells per wavelength是以最大仿真频率的波长来划分网格。

Near to model是指靠近结构模型的区域，Far from model是指非结构模型区域。这里在Use same setting as near to model打勾了，远离模型区域和靠近模型区域即采用一样网格设置。具体如何区分靠近模型（Near to model）Near还是远离模型（Far from model），见下图：

在这个仿真例子是仿真的0.6GHz-1.3GHz的平板天线，所以按最大频率算，最大网格应该是300/1.3/15，约15.4mm,即在本仿真模型下限制了，最大的网格大小不大于这个值。

Cells per max model box edge是以模型区域来分网格：这里指的是仿真的模型结构的尺寸，也是上图的蓝色区域。

在这个仿真例子中，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区域（红色），最大的网格大小不大于这个值。远离模型区域最大网格数不大于300/1=300mm。

靠近模型处（Near to Model）这两个最大网格限制的值15.4mm和15mm，以小的值为最后的最大网格限制，即结合这两个值后，软件限制本仿真靠近模型区域最大网格数不大于15mm。远离模型处（Far from Model）蓝色区域最大网格限制分别为15.4mm和300mm。最后得到整个模型的最大网格不大于15mm，见上上图中最后的限制后得到的最大网格值是14.8012mm。

以上计算稍微复杂，如果不能看清的话，简单来说就是，电大尺寸的模型网格受限于Cells per wavelength，电尺寸小的模型最大网格受限于Cells per max model box edge。这四个值越大，网格越密。

Minmum cell（最小网格大小）

这里Fraction of maximum cell near to model是指最小网格与最大网格的比值，这里是15mm/20=0.75mm。意思是最小网格必须大于0.75mm。当然也可以下拉这个选项，设置绝对值Absolute value。

本仿真中显示的最小网格是1mm，值得注意的是，这个值非常重要，直接决定了时域仿真的最小步长，也就决定了仿真的时间！同时这里的网格数78706，也决定仿真的时间，所以如何设置足够准确描述模型，又尽量少的网格是非常重要的。

回到主题上来，在观察了初始模版的网格参数后，点开时域求解器，勾选自适应网格，如下图所示：

并在Adptive Mesh Refinement中，希望每次迭代增加5的网格，例如上文中的网格（15，15）每次增加到（20，20），再增加到（25，25），默认的迭代次数2-6次，设置成如下图所示：

点击Start，再次启动仿真。仿真结束后弹出对话框如下图所示：

点击确定，将自适应后的网格更新到全局网格中。再次打开全局网格，如下图所示：

此时，经过四次迭代网格设置为（30，30），最小网格0.45，网格数296370。点击S参数，并选择4次自适应网格迭代的结果，如下图所示：

S参数结果显示，经过四次网格自适应加密，S参数差别已经非常小了，可见最后的结果已经收敛了。

小结

对CST网格熟悉的用户，可以凭借经验，通过全局网格和局部网格（后续展开介绍），来创建最合理高效的网格。对于有部分精细结构的模型，单单增加全局网格明显不够效率，最好的方式是采用局部网格加密。

通常对于刚开始进行建模设置仿真，因为前期自适应网格比较浪费仿真时间，一般不建议使用自适应网格。只需要用软件模板推荐的网格设置即可，在确定大致无误后，再使用上文方法2的自适应网格来加密，或者直接进行手动的自适应网格加密，用来确定结果是收敛准确的。这样做能有效的节省仿真时间。

当然像本篇这个仿真模型，在设计调试初期，适当稀疏的网格能提高仿真的效率。如果有过一次自适应的网格加密经验，并希望一开始就得到更准确的仿真结果，可以直接在初始网格就设置成（30，30）。