[转帖]FEMLAB 台湾代理商的一些问答zz

cora

　　Q1:FEMLAB 3.0a 无法安装?

　　A:一般来说，当置入 FEMLAB CD 于光驱后，会自动执行 Install Anywhere，来侦测系统配备，依计算机等级与系统配备，约花十秒钟至两、三分钟不等，随后会进入安装设定的对话窗口。若是无法进入安装设定窗口，参考下面方法：

　　(1) FEMLAB CD 所有档案复制到别台计算机硬盘上

　　(2) 将档案全部复制回到原本计算机中，执行 \FEMLAB30\lib\win32\FEMLAB.exe 即可。

　　Q2:建议执行 FEMLAB 3.0a 最佳效能的硬件使用平台?

　　A:

　　CPU：

　　目前 FEMLAB 3.0a 只能利用一个CPU，但使用参数解的时候，可以开启多个应用程序于丛集计算机上。因为 FEMLAB 3.0a 是32位的应用程序，所以使用64位的计算机，如 AMD Opteron，并不会特别增加效率。

　　RAM：

　　支持Windows平台至2GB内存，支持大部分Unix/Linux平台至4GB内存，但要达到4GB需要一些设定才有办法达成。而Windows操作系统，其内部会保留许多内存，使得实际上可用的内存大约剩1.5GB(以2GB上限来说)。

　　图形显示卡：

　　FEMLAB 使用 OpenGL 做为硬件加速，DirectX同样也支持，一般来说中阶的显示卡DirectX比OpenGL更适宜，但NVidia的显示卡在OpenGL表现上也很理想。

　　其它：硬盘的转速对FEMLAB影响不大。

　　备注：年底前推出的FEMLAB 3.1 ，将支持64 位机器Solaris, HP-UX, IA-64, AMD64。

　　Q3:FEMLAB Client Server之启动方式与优点。

　　A:对于单机版本，藉由TCP/IP通讯之Client Server设计，能够分开执行于同一台计算机上之GUI与计算程序，也可以透过网络执行于不同的计算机上"启动方式如下：

　　•第一步：启动FEMLAB Server，让计算机自动指定一组port。

　　•第二步：启动FEMLAB Client，可在Model Navigator > settings分页窗口中显示出已指定产生之port。

　　备注：若FEMLAB Client无法自动产生port号码，请手动输入Server 在dos命令窗口显示的port号码。

　　Q4:为何利用Femlab2.3版模拟出来的档案用 "FEMLAB 3.0 with MATLAB" 无法执行?

　　A:有时估算初始值的错误，在某些功能，特别是 weak contraints 写法是不同于两个版本。

　　修正方法：

　　开启下拉式选单Solve > Solver Manager。

　　开对话窗口中，设定Initial value为Initial value expression。

　　重新执行后即可。

　　Q5:FEMLAB 3.0a 安装于MATLAB 7版的修正方式

　　A:•(一) 确认目前 FEMLAB 版本为 3.0a，可点选主选单Help > Abour FEMLAB来确认版本。如下：

　　FEMLAB 3.0a

　　3.0.0.228

　　2004/04/05

　　•(二) 决定 FEMLAB 3.0a 的安装路径，例如 C:\FEMLAB30a。

　　•(三) 确认 FEMLAB 程序已经关闭。

　　•(四) 复制 jni.jar 档案至 FEMLAB 安装目录的 jar 数据夹内，这将会覆盖原始的档案。

　　•(五) 开启档案..lib\win32\femlab.opts，编辑 mlroot=FEMLAB Client 基本上跟原本使用的 FEMLAB 是一样的，只是当要进行运算时，会丢到 FEMLAB Server 来处理。

　　开启方式说明：先开启程序集 > FEMLAB 3.0 > Client Server > FEMLAB Server，在等待数秒产生一组port后，即可以打开程序集> FEMLAB 3.0 > Client Server > FEMLAB Client，来执行并开启FEMLAB GUI，直到等到计算时，FEMLAB Client 会自动的把模型中的计算参数传给 FEMLAB Server 来运算，运算完成后再传回给 FEMLAB Client (GUI) 来显示参数解。

　　Q6:如何增加内存的使用量?

　　A:FEMLAB 3.0 版使用更有效益的方式来运用内存，所以针对比较复杂的 Model(特别是3D Model)，使其能够更快、更顺利的完成计算，减少 Out of memory 错误讯息的发生可能!

　　一般来说，对于进行计算时的内存使用量，有下列的考虑因素：

　　node 数因变数、PDE系数矩阵的稀疏性

　　在不改变几何结构或网格细致度情况下，如何更有效的利用内存，其方法如下：

　　•(一) 使用 Client/Server 的设计：藉由执行程序的不同，来配置不同处理程序时的内存使用量，最终提高计算时的内存使用量。FEMLAB Client 基本上跟原本使用的 FEMLAB 是一样的，只是当要进行运算时，会丢到 FEMLAB Server 来处理。

　　开启方式说明参考安装与启动 > Q3，

　　•(二) 若使用传统：FEMLAB 启动方式，则可提高 Java heap size：

　　设定方式说明：至数据夹 FEMLAB30/lib/win32，开启档案 femlab.opts，将其中一行的参数 MAXHEAP=256m 从 256MB 至 128MB 或更低。

　　错误讯息的问答

　　Q1:产生网格与后处理时，图形无法正确显示的问题?

　　A:假如FEMLAB在图形呈现时出现问题，修正办法有两种：

　　•第一种方法：较旧的图形显示卡可能没支持OpenGL，因此需将显示卡驱动程序更新;

　　•第二种方法：切换OpenGL 显示改成DirectX显示方式，请先将FEMLAB程序关闭，接着执行FEMLAB数据夹底下之win32_3d_dx.exe解压缩即可。若需切换回来，请执行win32_3d_ogl.exe。

　　Q2:为何有时外部CAD产生之iges档不容易加载至FEMLAB或不容易网格化?

　　A:一般来说，IGES档案大于1MB时就很难载入。对于档案较小的IGES档案，载入的成功与否需依据几何的复杂度。加载后，需要修图，很容易产生破碎面而无法进行下一步动作，需要分离几何对象，再个别进行调整。

　　备注：IGES档案的存放路径中必须不能有任何中文字(档案夹)的出现。

　　Q3:收敛问题与内存不足的问题Out of memory during LU factorization?

　　A:特别对于对流扩散方程中，常常这两种问题会伴随产生。

　　•(一) 找出比较好的初始猜试值。

　　•(二) 调整一些参数，如黏滞系数、扩散系数等，使其更容易求解。最后再一此解做为原本问题的初始猜试值。

　　•(三) 使用参数解来逼近。

　　•(四) 使用更细致的网格，并且使用 GMRES 求解器，节省内存用量。

　　Q4:如何仿真高度非线性问题，并避免分析时的不收敛?

　　A:以下五种方法可以解决的非线性方程式的不收敛问题：

　　•(建议一) 使用 general solution form 或是 weak solution form，来提供 exact Jacobians处理非线性偏微分方程式。此外，当使用到耦合变量时，必须使用 weak solution form 来得到准确的 Jacobian。

　　•(建议二) 提供最有可能的初始值。

　　•(建议三) 确保边界条件是一致的 (consistent)。

　　•(建议四) 将稳态非线性问题切换成瞬时问题并试着去求解。这种方式一般会产生较平滑的收敛，确保求解问题的时间需够长足以达到稳态。

　　•(建议五) 使用参数解，以及变化与非线性行为很大关系的材料系数，因此可以一连串的微调方程式的非线性程度。

　　Q5:如何避免几何上的奇异点来影响分析的结果?

　　A:几何奇异点是指尖锐的角或是在网格化、分析过程中产生问题的角。实际上，尖锐的角在结构问题分析上会导致无限大的应力值。为了避免奇异点，可以使用FEMLAB 3.0 圆角(Fillet) 绘图指令在模型的角边产生一个半径圆角，最终该尖角的应力值将会以有限大小存在。

cora

　　参数设定的问答

　　Q1:-极坐标轴的设定问题

　　A:-我们可以自行定义变量的转换来达成。

　　•3D 球坐标轴假如要以 r, phi 和 theta 表示出材料属性或双耦极，只需要在直角坐标上绘制几何模型，并利用Options > Expressions > Scalar Expressions窗口上定义出三个表示式。

　　其关系式定义如下：

　　r: sqrt(x^2+y^2+z^2)

　　phi: atan2(y,x)

　　theta: acos(z/r)

　　数学函数 sqrt, atan2 与 acos 为 FEMLAB 内建函数，一旦定义完成后，就可以随意的去运用这些坐标函数了。

　　•2D 极坐标轴

　　假如是 2D 极坐标的情况，则是比较简单来定义：

　　r: sqrt(x^2+y^2)

　　phi: atan2(y,x)

　　如果是轴对称的问题，则可直接使用 FEMLAB 内建轴对称应用模式 (r-z 空间)。

　　Q2:-薄壳结构的绘制方法

　　A:-我们可以使用两个近似大小的球体做几何交集产生。首先利用球体几何对象绘制 x 半径的球体，接着绘制另一个球体，假设此球体的半径可设定为 x-0.01x (x 为薄壳球体的外半径，厚度为外半径的 0.01 倍 )，最后进行两对象的交集 (intersection)，即可得到半径 x ，厚度 0.01x 的薄壳!

　　Q3:-如何将(A)方程式求解完毕后所得到的答案，再带入( B )方程式中来迭代计算?

　　A:-使用Solve > Solver Manager，开启该对话窗口。

　　•(第一步) 在Solve for分页窗口与Output分页窗口中，先勾选(A)方程式来进行计算与显示结果。接着使用initial value 分页窗口之store solution按钮来暂存第一组数值解。

　　•(第二步) 在Solve for分页窗口与Output分页窗口中，改勾选( B )方程式来进行计算与显示结果即可。

　　Q4:-使用 FEMLAB 求解具有高阶时间微分项之 PDE 方程式。

　　A:-我们可以使用 FEMLAB 求解具有高阶时间微分项之 PDE 方程式。

　　•(1) 首先，需先将我们 PDE 方程式转换成一组一阶 PDE 方程式，假如选择系数型PDE 模式的话，则可以设定 3 PDEs ( 三个因变量 U=(u,v,w) )。

　　•(2) 求解形式选择 Time dependent，而在 Subdomain 设定中，输入每个方程式的正确系数，来得到正确的系统。

　　EX: 以 uttt-uxx=0 为例拆解系统方程式，可得到三组一阶时间微分之相依方程式。

　　wt-uxx=0

　　vt-w=0

　　ut-v=0

　　几何与网格的问答

　　Q1:FEMLAB 3.0版网格设定之新功能?

　　A:

　　•(一) 网格参数设定窗口全部整理，针对局部网格的调整更容易。

　　•(二) 针对几何结构在 x- y- z- 方向比例差异很大时，在旧版本需呼叫 Matlab函数Scalemesh.m 才能够调整，在3.0版，使用Advanced分页窗口内的scale geometry before meshing来设定比例参数即可。

　　•(三) 针对狭小范围的几何结构，使用使用Advanced分页窗口内的Resolution of narrow regions来设定再切割网格的倍数。

　　Q2::比例几何差异过大( thin geometry) 的网格设定。

　　A:比例差异过大的几何模型，如 x:y:z = 1:1:0.01。若使用 Auto Mesh 将有可能产生过多的网格。因此必须要藉助特别的网格设定才能解决。

　　使用方式：开启Mesh > Mesh Parameter，选择Advanced分页窗口，在Scale geometry before meshing字段中，设定为 x: 1, y: 1, z: 5，则可有效减少网格的密度。

　　Q3:绘制螺旋型的结构的对象建立。

　　A:目前 FEMLAB 3.0 版仍旧需要 MATLAB 界面的辅助下，才能够绘制螺旋型的结构，helix1, helix2, helix3, genextrude 等函式。

　　使用方式：

　　•(一) 开启 FEMLAB With MATLAB 程序。

　　•(二) 回到 MATLAB 工作窗口下，输入下面指令：

　　范例一：(直接显示结果)

　　h = helix1

　　geomplot ( h )

　　范例二(载入至 FEMLAB 中)

　　h = helix3(6,30,20,3*20,12)

　　切换至 FEMLAB GUI：

　　(A) 空间坐标轴选择 3D ，并任意选择一个物理模式。

　　( B ) 下拉选单 File > Import > Geometry Objects，输入 h。

　　后处理的问答

　　Q1:如何输出特定点的数据?

　　A:使用FEMLAB 3.0即可直接的输出特定点的数值解，参考以下方法：

　　假设已完成计算：

　　•(一) 至下拉式选单File > Export > Post processing Data。

　　•(二) 在Export Data对话窗口中，有四个分页，包含General、Subdomain、Bound

　　ary与Point。

　　•(三) 首先选择 General 分页窗口，对Export data from勾选Subdomains;在Exp

　　ort to file新增建立一个文本文件，来记录欲得到的特定点数据。

　　•(四) 建立一个标有坐标轴的文本文件，其格式如下：

　　(以2D为例)

　　0.1 0.3

　　0.2 0.3

　　0.3 0.3

　　上面第一列表示坐标轴 X 轴，第二列表示坐标轴 Y 轴。两轴之间需空一格。

　　•(五) 切换 Subdomain 分页，在Predefined quantities，选择欲粹取的物理量;

　　在Coordinates from file。选择先前储存的坐标轴数据文件。最后按OK，步骤三所建立的文字文件内，即可得到我们要的结果。

　　Q2:使用函式 postpart.m 来产生粒子随流场移动，或带电粒子随电场运动 (particle tr

　　acing) 的功能

　　A:

　　•(1)内涵的程序代码适用于 FEMLAB 3.0a 版。

　　•(2)本函式可直接应用于 2D 或 2D 轴对称模式之中。

　　•(3)本函式可设定于无重力粒子 d(xi)/dt=vi，或考虑重力场效应 mp*d(vi)/dt=(mp-mf)*gi-6*pi*rp*miu*(vi-ui)。

　　其中：

　　•vi=粒子速度 (particle velocity)

　　•mp=粒子质量 (particle mass)

　　•mf=粒子体积x流体密度 (particle volume * density of fluid)

　　•gi=重力 (the gravity)

　　•pi=圆周率 (3.1415..)

　　•rp=粒子半径 (particle radius)

　　•miu=流体黏滞系数 (viscosity in the fluid)

　　•ui=流体速度 (fluid velocity)

　　力的平衡包含浮力与粒子附近的流场运动产生的阻力，而浮力项视物理性质而改成磁力或静电力。

　　使用方式：(参考范例 cylinder_flow model)

　　从 Model Library 加载该范例档案，开启File > Export > FEM Structure，并将 FEM Structure输出至 Matlab Workplace 中。

　　自行测试下列的基本指令：

　　postpart(fem)

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end))

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end),'partcont','on')

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end),...

　　'partcont','on','npart',30)

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end),...

　　'partcont','on','partline','on')

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end),...

　　'partcont','on','npart',...

　　linspace(0.1,0.9,10),'partline','on')

　　postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:end),...

　　'partscoord',[0.5;0.2],'partcont','on')

　　postpart(fem,'partcont','on','t',fem.sol.tlist(19:50),...

　　'cmap','kg','npart',[0.4 0.6])

　　参考 postpart.m 檔 271、272行，如下：

　　postplot(fem,'tridata','U_ns','trimap','gray','tribar','off','T',val.t( i ))

　　meshplot(fem,'edgecolor',[0.7 0.7 0.7],'boundcolor','k','elmode','on')

　　需任选一组背景图，后处理解的背景或是网格型的背景!

　　参考 postpart.m 文件 301行，插入下列指令，产生局部放大 (Xmin=0.2, Xmax=0.4, Ymin=0.1, Ymax =0.3) 的显示效果，例如：改掉原本指令 axis equal，改成 axis([0.2 0.4 0.1 0.3])，如下图所示：

　　•录制动画文件，参考如下指令：

　　M=postpart(fem,'t',fem.sol.tlist(19:39),'anim','on')

　　movie(gcf,M)

　　movie2avi(M,'name of file')

　　备注：

　　FEMLAB 3.1 版将自动支持粒子轨迹 (Particle tracing) 的窗口界面功能。

　　案例补充说明

　　Q1:旋臂量 MEMS Switch Model 操作说明

　　A:FOR FEMLAB 2.3版

　　考量多重物理量耦合和形变的解题系统

　　问题分析流程：

　　•(一) 首先计算电场和静电力(几何结构尚未变形)

　　•(二) 在未变形的几何结构下经由ES的静电力计算，来计算位移变形量

　　•(三) 在位移变形量的计算完成后，据此产生新的几何结构

　　•(四) 在几何结构变形后，计算电场与静电力

　　•(五) 利用新的静电力，套入PS问题中来计算新的位移量

　　•(六) 重复动作 (四至六)，直到位移量小于某个设定的公差值

　　备注：

　　•步骤三中，使用FEMLAB函数postinterp，这个函数能够计算边界的位移量。静电力使用函式ES_Force.m来计算，从PS Model的边界条件来呼叫。

　　•ES_Force.m利用的参数为：输入参数dom、子域数s.dom、边界单位弧长s，FEMLAB函数postinterp可用来计算某边界dom上某点s之静电力。

　　解题步骤：

　　•(一) 设定初始值：在FEMLAB GUI窗口下，建构ES以及PS Model(包含边界条件、PDE参数等)，并将档案储存成mems_es_gui.mat和mems_ps_gui.mat

　　•(二) 储存FEMLAB structure给Matlab利用：

　　o(二A) 首先在FEMLAB下开启mems_es_gui.mat，接着输出FEMLAB structure给Matlab(Ctrl+F)，接着切到Matlab窗口，输入fem_es=fem; save mems_es_init fem_es; %将ES Model重要信息储存成mems_es_init.mat文件，并递交给主程序mems_model_script.m运用o

　　(二 B ) 同样的，在FEMLAB下开启mems_sme_gui.mat，接着输出FEMLAB structure给Matlab(Ctrl+F)，接着切到Matlab窗口，输入fem_sme=fem; save mems_sme_init fem_sme;

　　%将PS Model重要信息储存成mems_sme_init.mat文件，并递交给主程序mems_model_script.m运用

　　•(三) 在Matlab 命令列窗口下，执行mems_model_script即可

　　备注：

　　mems_model_script为主程序，可利用Matlab meditor来开启，首先会加载先前两个 _init文件，把FEMLAB structure所记录的重要信息读入。所有相关档案，必须储存于Matlab Workspace 分享路径中

　　FOR FEMLAB 3.0版

　　使用 ALE 执行建模，请参考 ALE 相关作法。