From 54279fe5329d500f78b84330cc5a3bb1fa02e8d3 Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: hpnickk-ai Date: Mon, 8 Jun 2026 17:21:00 +0800 Subject: [PATCH] Update 3D docs for FemType=4 and VS 2026 CMake --- 3D opticsfem-master/CMakeSettings.json | 19 +- .../OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md | 340 +++++++++++++----- 3D opticsfem-master/README.md | 79 ++-- 3 files changed, 312 insertions(+), 126 deletions(-) diff --git a/3D opticsfem-master/CMakeSettings.json b/3D opticsfem-master/CMakeSettings.json index 08070e7..49ee53a 100644 --- a/3D opticsfem-master/CMakeSettings.json +++ b/3D opticsfem-master/CMakeSettings.json @@ -1,15 +1,26 @@ { "configurations": [ + { + "name": "x64-Release", + "generator": "Visual Studio 18 2026", + "configurationType": "Release", + "inheritEnvironments": [ "msvc_x64_x64" ], + "buildRoot": "${projectDir}\\build", + "installRoot": "${projectDir}\\out\\install\\${name}", + "cmakeCommandArgs": "-A x64", + "buildCommandArgs": "", + "ctestCommandArgs": "" + }, { "name": "x64-Debug", - "generator": "Ninja", + "generator": "Visual Studio 18 2026", "configurationType": "Debug", "inheritEnvironments": [ "msvc_x64_x64" ], - "buildRoot": "${projectDir}\\build\\${name}", + "buildRoot": "${projectDir}\\build", "installRoot": "${projectDir}\\out\\install\\${name}", - "cmakeCommandArgs": "", + "cmakeCommandArgs": "-A x64", "buildCommandArgs": "", "ctestCommandArgs": "" } ] -} \ No newline at end of file +} diff --git a/3D opticsfem-master/OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md b/3D opticsfem-master/OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md index 278759f..cffb582 100644 --- a/3D opticsfem-master/OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md +++ b/3D opticsfem-master/OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md @@ -2,11 +2,11 @@ | 项目 | 说明 | |------|------| -| 文档版本 | v1.0 | -| 编制日期 | 2026-06-03 | -| 适用代码 | `opticsfem-master/` | -| 适用平台 | Windows x64，Visual Studio 2022/2026，MSVC | -| 关联文档 | 上级目录 `OpticsFEM_开发与使用手册.md`、`OpticsFEM_LASPCEM_接口规范.md` | +| 文档版本 | v2.0 | +| 编制日期 | 2026-06-08 | +| 适用代码 | **`3D opticsfem-master/`**（三维版，主算例 FemType=4） | +| 适用平台 | Windows x64，**Visual Studio 2026（18）**，MSVC | +| 关联文档 | `compare/README.md`（COMSOL 对比）、上级目录 2D 版 `opticsfem-master/` | --- @@ -29,16 +29,19 @@ ### 1.1 程序定位 -**OpticsFEM** 是一套基于 C++ 实现的**二维矢量有限元（FEM）光学电磁仿真内核**。程序采用 **Nedelec 边元** 离散麦克斯韦方程，通过 JSON 配置物理模型、材料与边界条件，通过 `.dat` 文本文件读入三角网格，计算结果以文本文件输出。 +**OpticsFEM3D** 是一套基于 C++ 实现的**三维矢量有限元（FEM）光学电磁仿真内核**。程序采用 **一阶 Nedelec 边元** 离散麦克斯韦方程，通过 JSON 配置物理模型、材料与边界条件，通过 `.dat` 文本文件读入四面体网格，计算结果以文本文件输出。 + +> **当前主算例**：`FemType = 4`，三维 SBC 散射，配置文件 `sbc3d.json`，网格 `SBCmesh.dat`。 ### 1.2 支持的问题类型 -| FemType | 问题类型 | 驱动类 | 求解器 | 后处理 | -|---------|----------|--------|--------|--------| -| 0 | 本征模式（EigenMode） | `OpticsFEM_2D_EigenMode` | `Solver_EigenMode` | `Post_2D_EigenMode` | -| 1 | 本征频率（EigenFreq） | `OpticsFEM_2D_EigenFreq` | `Solver_EigenFreq` | `Post_2D_EigenFreq` | -| 2 | 散射（按波长 λ） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | -| 3 | 散射（按频率 f） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | +| FemType | 问题类型 | 驱动类 | 网格 | 求解器 | 后处理 | +|---------|----------|--------|------|--------|--------| +| 0 | 本征模式（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenMode` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenMode` | `Post_2D_EigenMode` | +| 1 | 本征频率（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenFreq` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenFreq` | `Post_2D_EigenFreq` | +| 2 | 2D 散射（按波长 λ） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Mesh_2D` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | +| 3 | 2D 散射（按频率 f） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Mesh_2D` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | +| **4** | **3D 一阶散射（SBC，按 λ）** | **`OpticsFEM_3D_Scatter`** | **`Mesh_3D`** | **`Solver_LdaDom`** | **`Post_3D_Scatter`** | ### 1.3 设计原则 @@ -55,39 +58,41 @@ | nlohmann/json | `nlohmann/` | JSON 解析 | | muparserX 派生库 | `parser/` | BELE、SBC、端口等边界表达式求值 | -### 1.5 运行时外部依赖（不在源码树中） +### 1.5 运行时外部依赖 -| 路径 | 用途 | -|------|------| -| `complex/complexsolver.exe` | 复数线性方程组求解（散射问题） | -| `real/realsolver.exe` | 实数线性方程组求解 | -| `real_solver/real` | 实数广义特征值求解（本征问题） | -| `complex_solver/complex` | 复数广义特征值求解 | +| FemType | 依赖 | 说明 | +|---------|------|------| +| **4（3D 散射，推荐）** | `complex/complexsolver.exe` | **CMake 会从 `complex/complexsolver.cpp` 自动编译**（Eigen SparseLU），无需 PETSc | +| 0–3（2D 遗留） | `complex/complexsolver.exe` 等 | 本征问题另需 `real_solver/`、`complex_solver/` | -外部求解器通过**临时 `.dat` 文件**与主程序交换 CSR 格式矩阵，由 `system()` 启动。 +散射求解器通过**临时 `.dat` 文件**与主程序交换 CSR 格式矩阵，由 `system()` 启动。 --- ## 2. 目录与文件总览 ``` -opticsfem-master/ -├── CMakeLists.txt # CMake 构建配置 -├── CMakeSettings.json # Visual Studio CMake 设置 -├── Interface/ # 对外 API 层（2 文件） -├── test/ # 入口与 JSON 解析（4 文件） -├── phy/ # 物理模型与边界条件（3 文件） -├── material/ # 材料库（3 文件） -├── mesh/ # 网格读写与拓扑查询（4 文件） -├── kernel/ # FEM 方程与边界组装（10 文件） -├── solver/ # 数值求解器接口（8 文件） -├── post/ # 后处理与结果输出（6 文件） -├── function/ # Nedelec 基函数与高斯积分（14 文件） -├── common/ # 公共常量与工具（3 文件） -├── parser/ # 数学表达式解析器（约 89 文件） -├── nlohmann/ # JSON 库（2 文件） -├── Eigen/ # 线性代数库（337 文件） -└── build/ # CMake 构建产物（可忽略） +3D opticsfem-master/ +├── CMakeLists.txt # CMake：OpticsFEM + complexsolver +├── CMakeSettings.json # VS CMake 设置（x64-Release） +├── sbc3d.json # ★ FemType=4 默认算例配置 +├── SBCmesh.dat # ★ 三维四面体网格 +├── Interface/ # 对外 API（FemType 路由） +├── test/ # Test_Main.cpp 入口、JSON 解析 +├── complex/ # complexsolver 源码（Eigen 稀疏求解） +├── compare/ # MATLAB：COMSOL vs OpticsFEM 切面对比 +├── phy/ # 物理模型与边界条件 +├── material/ # 材料库 +├── mesh/ # Mesh_2D + Mesh_3D 读写 +├── kernel/ # 2D/3D 组装（含 Assemble_Scatter_3D_Boundary） +├── solver/ # 数值求解器接口 +├── post/ # Post_3D_Scatter 场重构与输出 +├── function/ # Nedelec 基函数与高斯积分 +├── common/ # 公共常量 +├── parser/ # 表达式解析器 +├── nlohmann/ # JSON 库 +├── Eigen/ # 线性代数库 +└── build/ # CMake 构建产物（本地生成，不上传） ``` **源码统计（不含 build/）：** @@ -127,7 +132,7 @@ public: }; ``` -**返回值：** 0 = FemType 无法识别；1 = 本征模式完成；2 = 本征频率完成；3 = 散射完成。 +**返回值：** 0 = FemType 无法识别；1 = 本征模式；2 = 本征频率；3 = 2D 散射；**4 = 3D 散射完成**。 --- @@ -344,14 +349,33 @@ FEM_Interface.cpp ──► Phy / Material / Mesh（读入） │ ├── FemType 0 ──► OpticsFEM_2D_EigenMode ──► Solver_EigenMode ──► Post_2D_EigenMode ├── FemType 1 ──► OpticsFEM_2D_EigenFreq ──► Solver_EigenFreq ──► Post_2D_EigenFreq - └── FemType 2/3 ► OpticsFEM_2D_Scatter ──► Solver_LdaDom ──► Post_2D_Scatter + ├── FemType 2/3 ► OpticsFEM_2D_Scatter ──► Solver_LdaDom ──► Post_2D_Scatter + └── FemType 4 ──► OpticsFEM_3D_Scatter ──► Solver_LdaDom ──► Post_3D_Scatter + │ + └── Mesh_3D ← SBCmesh.dat │ ├── kernel（Assemble：体积 + 边界积分） ├── function（BF + Gauss 数值积分） └── parser（边界表达式求值） ``` -### 4.2 完整调用序列（以 FemType=2 散射为例） +### 4.2 完整调用序列（FemType=4，三维 SBC 散射） + +``` +Test_Main.cpp + └─ 读取 sbc3d.json + └─ OpticsFEM_All(data) + └─ [FemType == 4] + ├─ Phy / Material ← JSON（含 sbc 块） + ├─ Mesh_3D::GetMesh("SBCmesh.dat") + ├─ OpticsFEM_3D_Scatter::Assemble() + │ ├─ Assemble_WaveEquation() + │ └─ Assemble_SBC() SBCType 0 出射 + 1 入射 + ├─ Run() → complex/complexsolver.exe + └─ Post("OutFile") → Ex, Ey, Ez, normE +``` + +### 4.3 完整调用序列（FemType=2，二维散射，遗留） ``` main() @@ -377,7 +401,20 @@ main() └─ OutputData() 写入 OutFile/ ``` -### 4.3 数据流 +### 4.4 数据流 + +**FemType = 4（当前主算例）：** + +``` +sbc3d.json ──► Phy（sbc 边界/入射场） + ──► MaterialLib（epsilonrR 等） +SBCmesh.dat ──► Mesh_3D（四面体 + 三角边界） + ──► Assemble ──► 稀疏矩阵 A, 向量 b + ──► complexsolver ──► 解向量 x + ──► Post ──► OutFile/Ex, Ey, Ez, normE +``` + +**FemType = 2（2D 遗留）：** ``` bele.json ──► Phy_WaveOpticsModel（边界/激励） @@ -398,41 +435,84 @@ project_3.dat ──► Mesh_2D（网格拓扑） | 组件 | 要求 | |------|------| | 操作系统 | Windows 10/11 x64 | -| 编译器 | Visual Studio 2022 或 2026，工作负载「使用 C++ 的桌面开发」 | -| 构建工具 | CMake ≥ 3.8 | +| 编译器 | Visual Studio 2026（18），工作负载「使用 C++ 的桌面开发」 | +| 构建工具 | CMake ≥ 3.8（VS 自带，见下方 PATH） | | C++ 标准 | C++17 | ### 5.2 编译步骤 ```powershell -# 若 cmake 不在 PATH 中，追加 VS 自带 CMake 路径 -$env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\2022\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin" +# 若 cmake 不在 PATH 中，追加 VS 2026 自带 CMake 路径 +$env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\18\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin" -cd opticsfem-master +cd "3D opticsfem-master" mkdir build -Force cd build -# VS 2022 -cmake .. -G "Visual Studio 17 2022" -A x64 -# 或 VS 2026 cmake .. -G "Visual Studio 18 2026" -A x64 - cmake --build . --config Release ``` **产物路径：** `build/Release/OpticsFEM.exe` -### 5.3 运行前准备 +**产物路径：** + +- `build/Release/OpticsFEM.exe` +- `build/Release/complex/complexsolver.exe`（FemType=4 必需，CMake 自动编译） + +### 5.3 运行前准备（FemType = 4，推荐） #### 步骤 1：指定 JSON 配置文件 -编辑 `test/Test_Main.cpp` 第 28 行： +`test/Test_Main.cpp` 默认读取 **`sbc3d.json`**： ```cpp -fd.open("bele.json"); // 改为目标算例 JSON 文件名 +std::ifstream fd("sbc3d.json"); ``` -修改后须**重新编译**。 +更换算例时，修改文件名或把目标 JSON 复制为 `sbc3d.json`。修改后须**重新编译**。 + +#### 步骤 2：部署输入文件 + +将 JSON 及 `MeshFile` 指定的网格文件复制到 **`build/Release/`**（与 exe 同目录）： + +```powershell +Copy-Item sbc3d.json, SBCmesh.dat -Destination build\Release\ +``` + +#### 步骤 3：确认求解器 + +FemType=4 只需： + +``` +Release/ +├── OpticsFEM.exe +├── sbc3d.json +├── SBCmesh.dat +└── complex/ + └── complexsolver.exe ← cmake --build 后自动生成 +``` + +#### 步骤 4：执行 + +```powershell +cd build/Release +.\OpticsFEM.exe +``` + +控制台应打印 `OpticsFEM_All returned 4`。 + +#### 步骤 5：查看结果 + +检查 `OutFile/` 是否生成：`Ex`、`Ey`、`Ez`、`normE`。 + +--- + +### 5.3b 运行前准备（FemType 0–3，2D 遗留） + +#### 步骤 1：指定 JSON 配置文件 + +编辑 `test/Test_Main.cpp` 中 `fd.open(...)` 的文件名。 #### 步骤 2：部署输入文件 @@ -440,13 +520,13 @@ fd.open("bele.json"); // 改为目标算例 JSON 文件名 #### 步骤 3：部署外部求解器 -**散射算例（FemType 2/3）最小目录：** +**散射算例（FemType 2/3/4）最小目录：** ``` Release/ ├── OpticsFEM.exe -├── bele.json -├── project_3.dat +├── *.json # sbc3d.json（FemType=4）或 bele.json（FemType=2） +├── *.dat # SBCmesh.dat 或 project_3.dat └── complex/ └── complexsolver.exe ``` @@ -480,17 +560,27 @@ cd build/Release |------|------| | 更换 JSON | 修改 `Test_Main.cpp` 中 `fd.open()` 文件名，或将目标 JSON 复制为当前文件名 | | 更换网格 | 确保 JSON 中 `MeshFile` 与实际 `.dat` 文件名一致 | -| 更换问题类型 | 修改 JSON 中 `FemType`（0/1/2/3），程序自动路由 | +| 更换问题类型 | 修改 JSON 中 `FemType`（0/1/2/3/4），程序自动路由 | -### 5.5 快速验证（bele 算例） +### 5.5 快速验证（sbc3d 三维 SBC 算例） + +1. 编译 Release（见 5.2 节） +2. 复制 `sbc3d.json`、`SBCmesh.dat` 到 `build/Release/` +3. 确认 `sbc3d.json` 中 `"FemType": 4` +4. 运行 `OpticsFEM.exe` +5. 检查 `OutFile/` 下四个场文件 + +与 COMSOL 对比见 `compare/README.md`。 + +### 5.6 快速验证（bele 二维算例，遗留） 1. 从 `../测试数据集/bele/` 复制 `bele.json` 和 `project_3.dat` 到 `build/Release/` -2. 确认 `Test_Main.cpp` 中 `fd.open("bele.json")` +2. 修改 `Test_Main.cpp` 中 `fd.open("bele.json")`，重新编译 3. 部署 `complex/complexsolver.exe` 4. 运行 `OpticsFEM.exe` 5. 检查 `OutFile/` 下四个场文件 -### 5.6 集成到其他程序 +### 5.7 集成到其他程序 **方式 A — 独立可执行文件（当前模式）** @@ -512,7 +602,7 @@ data.test2 = 0; data.data = (char*)jsonStr.data(); int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data); -// ret: 1=本征模式, 2=本征频率, 3=散射, 0=错误 +// ret: 1=本征模式, 2=本征频率, 3=2D散射, 4=3D散射, 0=错误 ``` --- @@ -528,8 +618,8 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data); | 字段 | 类型 | 说明 | |------|------|------| -| `FemType` | int | 0=本征模式, 1=本征频率, 2=散射(λ), 3=散射(f) | -| `NbrBoundary` | int | 边界边数量 | +| `FemType` | int | 0=本征模式, 1=本征频率, 2=2D散射(λ), 3=2D散射(f), **4=3D散射(λ)** | +| `NbrBoundary` | int | 边界数量（3D 为三角面边界条数；2D 为边界面条数） | | `BoundaryFlag` | int[] | 每条边界的类型编码（见 3.3 节） | | `NbrDomain` | int | 材料物理域数量 | | `MeshFile` | string | 网格 `.dat` 文件路径 | @@ -548,26 +638,75 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data); | 字段 | 说明 | |------|------| -| `lambda` | 真空波长（FemType=2） | +| `lambda` | 真空波长（FemType=2 或 **4**） | | `freq` | 频率 GHz（FemType=3，内部换算 λ = 0.299792458/freq） | -#### 边界扩展块（可选） +#### 边界扩展块（2D 遗留，FemType 0–3 可选） | 块名 | 主要字段 | 用途 | |------|----------|------| -| `bele` | `index`, `Ebx/y/z`, `curlEbx/y/z`（字符串表达式） | 背景等效场边界 | +| `bele` | `index`, `Ebx/y/z`, `curlEbx/y/z` | 背景等效场边界 | | `ef` | `index`, `E0x/y/z` | 电场 Dirichlet 激励 | -| `pml` | `index`, `lambda`, `PMLType`, `PMLData`, `PMLBoundaryIndex` | 完美匹配层 | -| `sbc` | `SBCType`, `Index`, `E0x/y/z`, `kx/y/z` | 散射边界 | +| `pml` | `index`, `PMLType`, `PMLData` | 完美匹配层 | +| `sbc` | `SBCType`, `Index`, `E0x/y/z`, `kx/y/z` | 散射边界（**FemType=4 必填**） | | `pbc` | `srcIndex`, `dstIndex`, `phiR`, `phiI` | 周期边界 | -| `mag` | `index`, `H0x/y/z` | 磁场边界 | -| `scd` | `index`, `J0x/y/z` | 面电流密度 | -| `mpd` | `index`, `mx/y/z` | 磁偶极子源 | -| `epd` | `index`, `px/y/z` | 电偶极子源 | -| `port` | `PORTinc`, `PORTout`, `Einc`, `Eout`, `EincCurl`, `EoutCurl` | 波导端口 | -| `beam` | `type`, `kx`, `ky` | 高斯光束 | +| `port` | `PORTinc`, `PORTout`, `Einc`, `Eout` | 波导端口 | -#### bele 算例 JSON 摘要 +#### sbc3d 算例 JSON 摘要（FemType = 4） + +```json +{ + "FemType": 4, + "EletricType": 2, + "lambda": 0.8, + "NbrBoundary": 14, + "BoundaryFlag": [0, 2, 2, ...], + "sbc": { + "Index": [1, 2, 3, 4, 5, 14], + "SBCType": [0, 0, 0, 1, 0, 0], + "E0x": ["1", "1", "1", "1", "1", "1"], + "E0y": ["0", "0", "0", "0", "0", "0"], + "E0z": ["0", "0", "0", "0", "0", "0"], + "kx": [0, 0, 0, 0, 0, 0], + "ky": [0, 0, 0, 0, 0, 0], + "kz": [0, 0, 0, 0, 0, 0] + }, + "NbrDomain": 2, + "domainType": [2, 2], + "matType": [0, 0], + "epsilonrR": [1.0, 1.5], + "epsilonrI": [0.0, 0.0], + "MeshFile": "SBCmesh.dat", + "OutFile": "./OutFile" +} +``` + +**SBCType 含义（FemType=4）：** + +| 值 | 含义 | +|----|------| +| 0 | 出射 SBC（吸收边界） | +| 1 | 入射 SBC（平面波激励，用 `E0x/y/z` 指定） | + +**BoundaryFlag 编码（三角面边界）：** 0=PMC, 1=PEC, **2=SBC**, 3=ELE, 4=PBC, … + +#### SBCmesh.dat 网格格式（Mesh_3D） + +文本格式，按块顺序读取（1-based 索引，读入后转 0-based）： + +| 块名 | 内容 | +|------|------| +| `NbrVertex` / `Vertex` | 顶点坐标 (x,y,z) | +| `NbrTet` / `Tet` | 四面体顶点连接 | +| `DomainOfTet` | 体域编号 | +| `NbrEdge` / `Edge` | 边列表 | +| `EdgeOfTet` | 四面体六条边局部编号 | +| `NbrTri` / `Tri` | 三角边界元 | +| `DomainOfTri` | 边界面域编号 | +| `ConnOfTri` | 三角面与边的连接 | +| `NbrQuad` / `Quad` | 四边形面元（若有） | + +#### bele 算例 JSON 摘要（FemType = 2，2D 遗留） ```json { @@ -595,7 +734,11 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data); --- -### 6.2 二维网格 `.dat` 文件 +### 6.2 三维网格 SBCmesh.dat（Mesh_3D，FemType = 4） + +见上文 [SBCmesh.dat 网格格式](#sbcmeshdat-网格格式mesh_3d)。 + +### 6.3 二维网格 `.dat` 文件（Mesh_2D，FemType 0–3） 由 `Mesh_2D::GetMesh()` 顺序解析，字段顺序固定： @@ -720,16 +863,16 @@ extern "C" { | 序号 | 文件 | 阅读目标 | |------|------|----------| -| 1 | `test/Test_Main.cpp` | 进程入口、JSON 文件读取 | -| 2 | `Interface/FEM_Interface.cpp` | FemType 路由、三阶段调度 | -| 3 | `test/Test_ReadData.cpp` | JSON 字段 → Phy/Material 映射 | -| 4 | `mesh/Mesh_Interface.cpp` | `.dat` 网格格式与读入 | -| 5 | `kernel/Assemble_kernel.cpp` | Assemble / Run / Post 总控 | -| 6 | `kernel/Assemble_Scatter_2D_Boundary.cpp` | BELE / PML / EF 等边界组装 | -| 7 | `kernel/Assemble_Scatter_Equation.cpp` | 体积方程组装 | -| 8 | `solver/Solver_Interface.cpp` | 求解器参数与 Run | -| 9 | `solver/interface.cpp` | 外部线性求解器调用 | -| 10 | `post/Post_Output.cpp` | 结果文件格式 | +| 1 | `test/Test_Main.cpp` | 入口，默认读 `sbc3d.json` | +| 2 | `Interface/FEM_Interface.cpp` | FemType 路由（含 **FemType=4 → 3D**） | +| 3 | `test/Test_ReadData.cpp` | JSON → Phy/Material（含 `sbc` 块） | +| 4 | `mesh/Mesh_Interface.cpp` | `Mesh_3D::GetMesh` 读 SBCmesh.dat | +| 5 | `kernel/Assemble_kernel.cpp` | `OpticsFEM_3D_Scatter` 总控 | +| 6 | `kernel/Assemble_Scatter_3D_Boundary.cpp` | 3D SBC 边界积分 | +| 7 | `kernel/Assemble_Scatter_Equation.cpp` | 四面体体积方程 | +| 8 | `complex/complexsolver.cpp` | Eigen 稀疏线性求解 | +| 9 | `post/Post_CalEletric.cpp` | `Post_3D_Scatter::GetElectric` | +| 10 | `post/Post_Output.cpp` | 写入 OutFile | ### 调试建议 @@ -746,8 +889,9 @@ extern "C" { | `cmake` 无法识别 | CMake 未加入 PATH | 使用 VS 自带 CMake 完整路径 | | `LNK1181: eigensolver.lib` | 旧版仍链接外部库 | 确认 `EIGENSOLVER_STATIC` 已启用 | | 运行无输出、无 OutFile | 缺少 `complexsolver.exe` 或路径错误 | 检查 `complex/` 目录及工作目录 | -| 无法打开 `bele.json` | 工作目录不含 JSON | 在 `Release/` 下运行，或复制输入文件 | -| 无法打开 `project_3.dat` | `MeshFile` 路径不匹配 | 确保 `.dat` 与 exe 同目录 | +| 无法打开 `sbc3d.json` | 工作目录不含 JSON | 复制到 `Release/` 或在其中运行 | +| 无法打开 `SBCmesh.dat` | `MeshFile` 路径不匹配 | 确保 `.dat` 与 exe 同目录 | +| 无法打开 `bele.json` | 2D 算例文件缺失 | 从 `测试数据集/bele/` 复制 | | 控制台打印 `err` | JSON 缺少或错误 `FemType` | 检查 JSON 完整性 | | 编译警告 C4819 | Eigen 头文件编码 | 不影响功能，可忽略 | | BELE 表达式报错 | 表达式语法错误或变量未定义 | 检查 muparser 支持的函数（如 `sin`, `pi`, `x`） | @@ -759,12 +903,12 @@ extern "C" { ``` OpticsFEM_API ├── Phy_WaveOpticsModel ← JSON 边界/激励 - ├── MaterialLib ← JSON 材料（含 Material[]） - ├── Mesh_2D ← .dat 网格 - └── OpticsFEM_2D_* ← 问题驱动 - ├── Assemble（kernel + function + parser） - ├── Solver_* ← 外部求解器 - └── Post_2D_* ← 场重构与输出 + ├── MaterialLib ← JSON 材料 + ├── Mesh_3D ← SBCmesh.dat（FemType=4） + └── OpticsFEM_3D_Scatter ← 3D 散射驱动 + ├── Assemble（体积 + SBC 边界） + ├── Solver_LdaDom → complexsolver + └── Post_3D_Scatter → OutFile ``` --- @@ -777,6 +921,7 @@ OpticsFEM_API | 1 | `lambda0`, `NbrMode`, `searchValue`, `EletricType` | `freq`, Ex/Ey/Ez | | 2 | `lambda`, 边界块 | Ex/Ey/Ez/normE | | 3 | `freq`, 边界块 | Ex/Ey/Ez/normE | +| **4** | **`lambda`, `sbc` 块, `SBCmesh.dat`** | **Ex/Ey/Ez/normE** | --- @@ -784,8 +929,9 @@ OpticsFEM_API | 版本 | 日期 | 修订内容 | |------|------|----------| -| v1.0 | 2026-06-03 | 初版：全文件目录、模块说明、使用指南、I/O 规范、算例索引 | +| v2.0 | 2026-06-08 | 适配 3D 版：FemType=4、sbc3d 算例、SBCmesh 格式、CMake complexsolver | +| v1.0 | 2026-06-03 | 初版（2D opticsfem-master） | --- -*本文档基于 `opticsfem-master` 当前代码状态编制。若 CMakeLists、API 或求解器路径发生变更，请同步更新相应章节。* +*本文档基于 `3D opticsfem-master` 当前代码状态编制。主算例：`sbc3d.json` + `SBCmesh.dat`，FemType=4。* diff --git a/3D opticsfem-master/README.md b/3D opticsfem-master/README.md index 79600df..c4fefd6 100644 --- a/3D opticsfem-master/README.md +++ b/3D opticsfem-master/README.md @@ -1,37 +1,66 @@ -# OpticsFEM +# OpticsFEM3D -#### 介绍 -光学有限元程序 +三维矢量有限元光学电磁仿真程序（一阶 Nedelec 边元）。 -#### 软件架构 -软件架构说明 +## 支持的问题类型 +| FemType | 说明 | 网格 | 状态 | +|---------|------|------|------| +| 0–3 | 二维问题（本征/散射） | `Mesh_2D` | 遗留接口，与 2D 版相同 | +| **4** | **三维一阶散射（SBC）** | **`Mesh_3D`** | **当前主算例** | -#### 安装教程 +## 快速开始（FemType = 4） -1. xxxx -2. xxxx -3. xxxx +### 环境 -#### 使用说明 +- Windows 10/11 x64 +- Visual Studio 2026（18），工作负载：使用 C++ 的桌面开发 +- CMake ≥ 3.8（随 VS 安装） -1. xxxx -2. xxxx -3. xxxx +### 编译 -#### 参与贡献 +```powershell +cd "3D opticsfem-master" -1. Fork 本仓库 -2. 新建 Feat_xxx 分支 -3. 提交代码 -4. 新建 Pull Request +# 若 cmake 不在 PATH 中，追加 VS 2026 自带 CMake +$env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\18\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin" +mkdir build +cd build +cmake .. -G "Visual Studio 18 2026" -A x64 +cmake --build . --config Release +``` -#### 特技 +产物： -1. 使用 Readme\_XXX.md 来支持不同的语言，例如 Readme\_en.md, Readme\_zh.md -2. Gitee 官方博客 [blog.gitee.com](https://blog.gitee.com) -3. 你可以 [https://gitee.com/explore](https://gitee.com/explore) 这个地址来了解 Gitee 上的优秀开源项目 -4. [GVP](https://gitee.com/gvp) 全称是 Gitee 最有价值开源项目，是综合评定出的优秀开源项目 -5. Gitee 官方提供的使用手册 [https://gitee.com/help](https://gitee.com/help) -6. Gitee 封面人物是一档用来展示 Gitee 会员风采的栏目 [https://gitee.com/gitee-stars/](https://gitee.com/gitee-stars/) +- `build/Release/OpticsFEM.exe` +- `build/Release/complex/complexsolver.exe`（CMake 自动编译） + +### 运行 sbc3d 算例 + +```powershell +# 复制输入文件到 exe 同目录 +Copy-Item ..\sbc3d.json, ..\SBCmesh.dat -Destination Release\ + +cd Release +.\OpticsFEM.exe +``` + +结果输出到 `Release/OutFile/`：`Ex`、`Ey`、`Ez`、`normE`。 + +### 输入文件 + +| 文件 | 说明 | +|------|------| +| `sbc3d.json` | 算例配置，`FemType` 必须为 **4** | +| `SBCmesh.dat` | 三维四面体网格（顶点、四面体、边、三角边界等） | + +## 详细文档 + +- [OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md](./OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md) — 模块说明、JSON 字段、FemType=4 专章 +- [compare/README.md](./compare/README.md) — 与 COMSOL 的 normE 切面对比 + +## 仓库说明 + +- 只需上传**源码**；`build/` 由 CMake 本地生成，不必提交。 +- 散射算例（FemType=4）的 `complexsolver.exe` 可由 CMake 从 `complex/complexsolver.cpp` 编译，无需单独 PETSc 版求解器。