(能带计算)当相对周期边界具有不同的边拓扑时,如何构建周期性网格?
我正在建立一个三维电磁模型,但仅在 x-y 平面具有二维周期性。原胞为平行四边形,其中包含金属四面体框架结构。四个侧面施加 Floquet 周期性边界条件,z 方向采用开放/散射边界。这样构建是为算能带。
目前的问题是,金属结构会与周期边界相交或刚好相切,从而在边界面上产生额外的边。将其中一个金属框架沿 z 方向移动后,两组相对周期面不再具有完全相同的边划分。例如,一侧某个位置只有一条边,而另一侧对应位置可能被分成两条边。
因此使用 Copy Face(复制面) 或 Same Mesh(相同网格) 时会报错,例如:
Different number of elements on edges
或
The relative vertex counts of the two faces are different.
我已经尝试过以下方法:
- 使用 Distribution(分布) 强制对应边具有相同的网格单元数;
- 在 x-y 平面平移原胞
- 复制相邻原胞后,通过布尔运算重新裁剪原胞;
- 调整结构,使金属与周期边界刚好相切;
- 使用 Remove Details / Form Composite Edges 简化边;
- 不使用复制网格,直接采用物理场控制网格。
其中,Distribution 已经成功解决了一组周期面的复制问题,但另一组仍然失败,主要原因是两侧的几何边拓扑本身不同。
我想请教:
- 如何在相对的、拓扑不同,两个面上复制网格。或以其他方式构建相同的网格?
- 对于 Floquet 周期性边界,相对的两个面是否必须具有完全相同的几何拓扑和表面网格?
- 当周期结构穿过或接触原胞边界时,COMSOL 中通常推荐怎样处理这种几何和网格问题?
- 是否可以允许相对周期面使用不匹配的网格,还是为了可靠地进行本征频率和能带计算,必须使用严格匹配的网格?
由于目前的平行四边形对应实际的原始周期原胞,我希望尽量避免仅为了网格匹配而人为扩大原胞。
结构如图
结构与外部边界的两条切线(带“端点”的线段)
俯视图
侧视图
上面复制面失败后尝试平移边界,结果新的原胞仍无法复制边界网格
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