作者 | Ma Bin在CST2026版本中无参数优化器进行了大量的优化。其中最大的变化就是CST已经将Tosca的求解器集成在CST安装包内。这意味着之前因为某种神秘原因而无法使用ToscaCST组合进行无参数优化的用户现在可以不安装Tosca直接使用CST完成无参优化的全部流程。自CST2026开始用户如果想要使用内置Tosca进行无参优化只需要满足以下3个要求CST软件版本≥2026.00CST License类型ULMUnified Licensing ModelDSLS License管理工具License Administration Tool版本≥R2026x我们以Component Library中的案例为例看看如何使用CST2026的无参优化器。打开案例之后先将模型另存到一个位置这里我在原有命名中添加了后缀”_2.3GHz_opt1”建议大家在阅读本篇文章之前阅读无参优化器的上、中、下三篇文章虽然他们是基于CST2025版本写的但是里面的一些设置说明和结果解释可以参考。无参优化器利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线上无参优化器利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线中无参优化器利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线下首先我们可以检查模型Component Library中的模型与《无参优化器利用CST和Tosca进行拓扑优化之单极天线上》中的模型基本一致但是尺寸略有差异其中Design Space的尺寸也不完全一致。不过这些差异都无关紧要我们最终的目的还是让这个单极天线可以谐振在2.4GHz。边界条件背景材料Design Space的设置Design Space的局部网格步长求解器设置全部都一样。所以这里我们不再详细描述模型的设置。我们重点看下CST2026版本中的无参优化器界面从下面的两个版本对比我们可以看出CST2026版本的无参优化器可以选择内置Tosca默认执行也可以选择外置Tosca参考CST2025版本需指定Tosca路径执行。Isocut threshold值对于拓扑优化非常重要CST2026版本已经将它集成到Non-Parametric Optimizer Settings对话框中在CST2025版本是需要在Macros中更改的。在Non-Parametric Optimizer对话框中点击Start启动无参数优化。观察整个优化过程与CST2025不一样这是因为它没有使用外置的Tosca。CST2026版本的无参优化会打开一个子工程来跑每次cycle。从Messages中可以看出每个cycle同样需要运行一遍CST求解Tosca求解这点不变只不过这个Tosca求解过程是在CST软件中完成的。优化完成之后子工程会自动关闭用户可以在主工程中查看整个优化过程的结果包括整体优化过程中目标和约束的收敛曲线每个cycle中目标和约束的实际结果曲线。但是如果用户需要查看某一个cycle下的Design Space的实际拓扑路径那么还是需要去ProjectName_tosca/SAVE.cst文件夹下面找到并打开对应cycle的CST工程然后在无参优化器对话框中点击verify运行一次仿真得到对应cycle的完整结果包括1D2D3DFerfields。具体如下查看整体优化结果优化完成后在主工程中的1D ResultsOptimizer中可以查看整体收敛曲线和每个cycle的实际结果。在2D/3D ResultsTopology Optimization中可以查看拓扑迭代结果。点击Animate Fields可以查看动图。似乎“整体收敛曲线”和“每个cycle的实际结果”完全一致这是因为本案例的优化目标和约束条件全部都是针对单频点的所以二者看起来是一样的。如果调整目标和约束为某一个频段可以看到优化后的Radiated Power结果如下。注意这不是本文案例相关的结果。仅方便读者更好地理解“Design Response Curves”和“Design Response Values”的区别。在之前的版本中每个cycle的结果曲线都是不保存的。CST2026版本增加了这项功能让用户可以清晰地看到每次迭代中的电磁响应的变化非常实用查看某个cycle的完整结果用户查看整体优化的曲线结果之后可能对某一个cycle比较感兴趣希望查看具体的拓扑路径结果和响应曲线等结果。可以在ProjectName_tosca/SAVE.cst文件夹找到对应cycle编号的文件夹里面存储了当前cycle的CST工程文件以及对应的.inp文件和.json文件。本例中我们看到最后一个cycle的结果比较好我们可以打开对应的.cst文件然后打开无参优化器并点击verify查看结果如下。可以看到在CST2026版本中查看无参优化的全部相关结果已经非常简单了无需在CST和Tosca两个软件之间进行切换。但是细心的读者肯定也发现了我们打开第24个cycle下的CST文件运行之后的结果与主工程记录的结果并不一致。主工程记录的结果是在第24个cycle中单极天线在2.3GHz时的辐射功率达到了0.45W并且S11在2.3GHz时等于-15dB但是打开第24个cycle下的CST文件运行之后结果似乎非常差。这里再解释下原因在主工程中可以看到cycle24对应的材料分布中有很多的“中间值”除了蓝色和红色区域其他mesh的材料密度均为中间值有些mesh的材料密度可能大于Isocut threshold值有些可能小于它。但是024文件夹下的.cst工程中我们点击verify后意味着所有大于Isocut threshold值默认0.8的mesh全部填充为原始材料本例中为方阻很小的ohmic sheet可视为良导体所有小于Isocut threshold值的mesh全部填充为真空定义Design space时选择的“Fill material”所以它肯定与具有很多“中间值电导率mesh”的计算结果不一致。这就是为什么二者有差异的原因。我们可以在Settings中修改不同的Isocut threshold值以得到不同的结果。如下图有4个不同的结果我们可以看到当Isocut threshold0.55时结构的谐振频点刚好在2.4GHz这就是我们的目标。啰嗦一句无参优化器中设置的频点虽然是2.3GHz但是我们实际要的频点是2.4GHz可能有读者很疑惑为什么最开始不设置为2.4GHz呢答案请参考之前的3篇文章。拓扑结构生成CAD结构现在我们已经知道Isocut threshold0.55时对应的拓扑结构可以达到我们的目标那么该如何将它变为一个CAD结构呢在CST2026版本中也非常方便了只需运行一次Macro即可。首先保证Settings中Isocut threshold0.55因为我们希望导出该门限值对应的拓扑结构。然后如下图运行“Non Parametric Optimizer Validate”随后在对话框中逐个点击。之后就可以生成右边的结构。拿到这个结构后就可以用Export导出任意的CAD格式了。该Macro会在今年的某个SP正式发布目前还属于内测阶段正式客户可以找CST技术顾问领取内测版本。最后我们看下原始结果verify结果和实际CAD拓扑结构的结果对比。蓝色是实际CAD拓扑结构的结果这个天线结构是可以被加工出来的。【相关内容】CST三维建模布尔运算出错解决方法CST阵列、镜像、复制天线单元方法技巧宽带天线选时域还是频域求解器CST studio suite软件介绍