CST یا HFSS ؟ مسئله این است…

شاید شما هم از وقتی با نرم افزارهای مختلف شبیه سازی که کارهای مشابه انجام می‌دهند آشنا شده اید، در انتخاب اینکه از کدام نرم‌افزار برای انجام پروژه‌های شبیه‌سازی استفاده کنید، ابهام داشته‌باشید. در این مقاله دو نرم افزار CST Studio Suite و ANSYS HFSS که دو نرم افزار شبیه سازی تمام موج برای ساختارهای الکترومغناطیس هستند را از جهات مختلف با هم مقایسه می کنیم.

محیط کاربری

هر دو نرم‌افزار CST و HFSS امکانات بسیاری را در محیط کاربری خود فراهم کرده‌اند و تقریباً هرسال با ارائه نسخه‌های جدیدتر، امکانات بیشتر و محیط کاربرپسند تری را معرفی می‌کنند. نرم‌افزار HFSS از ابتدا که توسط HP ارائه شد و بعدها به Ansoft و سپس به ANSYS سپرده شد، تغییرات زیادی کرده است و روزبه‌روز بهتر شده است. اما به نظر نویسنده، محیط کاربری CST بسیار حرفه‌ای‌تر و کاربرپسند تر به نظر می‌رسد و به خاطر تغییرات گرافیکی خاص ازجمله استفاده از ریبون به‌جای منو، در نگاه اول جذاب‌تر است و برتری خود را در سایر مراحل طراحی ساختار و تنظیمات و… حفظ می‌کند.

روش حل

روش حل یا Solution Method در این دو نرم‌افزار متفاوت است. CST Studio به‌طورکلی از روش انتگرال محدود (FI) در حوزه زمان و HFSS از روش المان محدود (FEM) در حوزه فرکانس برای حل معادلات مشتقات جزئی در فضای سه‌بعدی استفاده می‌کنند. در HFSS امکان به‌کارگیری روش معادلات انتگرالی در بخش HFSS IE نیز وجود دارد.  کیفیت حل، دقت و سرعت هر یک از این روش‌ها، بستگی زیادی به ساختار، نحوه تنظیمات و نوع مسئله دارد.

زمان انجام محاسبات

مدت‌زمان لازم برای تشکیل و حل معادلات و رسیدن به پاسخ صحیح، همیشه یک عامل تعیین‌کننده است. معمولاً CST برای مسائل با پهنای باند فرکانسی زیاد، زمان بسیار کمتری را صرف می‌کند، درعین‌حال HFSS برای حل مسائل با پهنای باند فرکانسی کم پیشنهاد می‌شود.

تنظیمات

بااینکه HFSS برای شبیه‌سازی یک ساختار، نیازمند تعریف یک محیط(مکعب، کره و…) برای انجام محاسبات است که البته باید شرایط خاصی را هم برای ابعاد آن در نظر گرفت، اما CST بدون نیاز به هیچ بخش اضافی و به‌صورت خودکار و بر اساس فرکانس کاری تعریف‌شده، محیط مناسب را انتخاب می‌کند. تعریف بازه فرکانس کاری در CST تنها با واردکردن فرکانس ابتدا و انتها انجام می‌پذیرد ولی در HFSS این پروسه مقداری پیچیده‌تر است. تنظیمات مش بندی برای هر دو نرم‌افزار به‌صورت خودکار انجام می‌شود که در صورت نیاز می‌توان آن را دستی نیز انجام داد.

نتیجه

سخن آخر اینکه CST و HFSS و نرم‌افزارهای دیگر مانند FEKO، IE3D و… که در این مقاله به آن‌ها پرداخته نشد، دارای نقاط ضعف و قوت هستند و به‌طور قطعی نمی‌توان یکی را به‌عنوان برترین نرم‌افزار شبیه‌سازی الکترومغناطیس معرفی کرد. از دیدگاه نویسنده، در مرحله اول محیط کاربری مناسب و کاربری راحت، سپس تنظیمات صحیح با توجه به شرایط نرم‌افزار(که در صورت انجام نشدن صحیح می‌تواند به پاسخ‌های کاملاً غیرواقعی منجر شود) می‌تواند به پاسخ‌های دقیق منجر شود. اگرچه برای شبیه‌سازی ساختارهای پیچیده و حساس، استفاده از حداقل دو نرم‌افزار شبیه‌سازی و مقایسه نتایج آن‌ها، برای اطمینان از پیاده‌سازی صحیح و تنظیمات درست، پیشنهاد می‌شود.

منبع: آر-اف پلاس