用于计算 3d 表面上的电场的工具

计算科学 软件 电磁学
2021-12-19 06:30:29

我正在寻找用于静电模拟的软件建议:

我有一个均匀、高导电性的 3d 对象,通过高电阻皮肤与其环境隔开。那个物体里面是一个偶极子,我想计算偶极子在物体表面产生的电场的强度。

我一直在研究一位同事的旧论文,其中他开发了一种使用 FEM/BEM 解决该领域的方法。我已经在 Matlab 中编写了他的 BEM 求解器,但运行起来很慢,而且我不相信我得到了正确的答案。如果那里已经有一个工具,我不会感到惊讶,但到目前为止我还没有找到一个太多的运气。有什么建议?我已经有了网格(它有大约 3300 个顶点,虽然我可以编辑它),我只想用一些电导率和偶极子位置弹出它,然后返回网格表面上的场。

(对于那些好奇的人:我研究了一种产生电场的鱼,并利用这些电场中的扰动来检测其环境中的物体;我想做一些模拟来更好地了解皮肤上的感觉信号实际上是什么样的喜欢。)

2个回答

如果我有必要的声誉,我会把它写下来作为评论,但这是我的建议(在旁注中,你有关于鱼静电的任何参考资料吗?听起来很有趣)。

我很惊讶地看到您正在从头开始编写自己的求解器以进行生产。当涉及到真正的系统时,尤其是像鱼这样可能具有非常复杂的几何形状和复杂的边界条件的系统时,我通常倾向于使用现成的软件(假设它们具有所有必要的功能,或者我对源,我可以在缺少的地方对它们进行编码)。但这并不是说它们总是特别容易使用,但它们应该快速可靠。

因此,当我几年前进行(相当简单的)静电计算时,我使用软件GetDP来求解方程,并使用相关的Gmsh来生成网格/几何图形。通过 GUI 使用很简单,但是在定义要求解的方程(.pro 文件)时,您需要阅读手册和/或查看一些示例。这可能需要几分钟或更长时间。官方网站本身并没有那么多关于静电,但谷歌搜索似乎登陆了一对(例如这个)。我确信还有其他软件包更易于使用更多开箱即用的解决方案,但这个软件包非常通用,即使您在电磁计算之外工作也可能有用。

我知道两种可能有用的工具;它们都是基于有限元方法的:

  1. COMSOL 多物理场;你的问题让我想起了潜艇的例子
  2. ELMER FEM:它具有 Comsol 的许多功能,但它是开源的,并且具有静电和静磁求解器。