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XIAN-FEM-2026June
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Add 3D eigen frequency (FemType=5) and update docs for scatter+eigen workflows. 

Support OpticsFEM_3D_EigenFreq assembly with A/B matrix export, add eigen3d.json, and document scat3D/eigen3D build layout alongside FemType=4 scattering.

Co-authored-by: Cursor <cursoragent@cursor.com>
This commit is contained in:
hpnickk-ai 2026-06-09 15:23:53 +08:00
parent 54279fe532
commit db3ea489fe
11 changed files with 424 additions and 102 deletions
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7
.gitignore vendored
View File

@ -1,4 +1,11 @@
build/ build/
build1/
scat3D/
eigen3D/
3D opticsfem-master/scat3D/
3D opticsfem-master/eigen3D/
3D opticsfem-master/build/
3D opticsfem-master/build1/
*.exe *.exe
*.obj *.obj
*.pdb *.pdb

23
3D opticsfem-master/.gitignore vendored
View File

@ -1,7 +1,24 @@
################################################################################ # CMake / VS 本地构建目录（勿提交）
# 此 .gitignore 文件已由 Microsoft(R) Visual Studio 自动创建。 /build/
################################################################################ /build1/
/scat3D/
/eigen3D/
/out/
/.vs /.vs
/out/build/x64-debug /out/build/x64-debug
/build/x64-Debug /build/x64-Debug
# 编译产物
*.exe
*.obj
*.pdb
*.lib
*.exp
*.ilk
*.tlog
*.lastbuildstate
*.recipe
# 大型运行输出（本地验证用）
**/OutFile/

21
3D opticsfem-master/Interface/FEM_Interface.cpp
View File

@ -139,6 +139,27 @@ int OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(OpticsFEMData data)
fem.Post(outFile); fem.Post(outFile);
return 4; return 4;
} }
else if (FemType == 5)
{
Mesh_3D mesh3d;
OpticsFEM_3D_EigenFreq fem;
Solver_EigenFreq solver;
Post_3D_EigenFreq post;
solver.GetSolver(str);
mesh3d.GetMesh(meshFile, str);
fem.GetMaterial(&matLab);
fem.GetMesh(&mesh3d);
fem.GetPhy(&phy);
fem.GetSolver(&solver);
fem.GetPost(&post);
fem.Assemble();
string outFile = js.at("OutFile");
fem.Test_OutputMatrix(outFile);
return 5;
}
else else
{ {
std::cout << "err" << std::endl; std::cout << "err" << std::endl;

250
3D opticsfem-master/OpticsFEM_完整使用说明与代码介绍.md
View File

@ -2,9 +2,9 @@
| 项目 | 说明 | | 项目 | 说明 |
|------|------| |------|------|
| 文档版本 | v2.0 | | 文档版本 | v3.0 |
| 编制日期 | 2026-06-08 | | 编制日期 | 2026-06-09 |
| 适用代码 | **`3D opticsfem-master/`**（三维版，主算例 FemType=4） | | 适用代码 | **`3D opticsfem-master/`**（三维版，主算例 FemType=4 散射 + FemType=5 本征频率） |
| 适用平台 | Windows x64，**Visual Studio 2026（18）**，MSVC | | 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/` | | 关联文档 | `compare/README.md`（COMSOL 对比）、上级目录 2D 版 `opticsfem-master/` |
@ -31,17 +31,20 @@
**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。 **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`。 > **当前三维主算例**：
> - **FemType = 4**：三维 SBC 散射，`sbc3d.json`，网格 `SBCmesh.dat`，完整求解流程。
> - **FemType = 5**：三维本征频率，`eigen3d.json`，同一网格，当前完成 A/B 矩阵组装与导出。
### 1.2 支持的问题类型 ### 1.2 支持的问题类型
| FemType | 问题类型 | 驱动类 | 网格 | 求解器 | 后处理 | | FemType | 问题类型 | 驱动类 | 网格 | 求解器 | 后处理 | 状态 |
|---------|----------|--------|------|--------|--------| |---------|----------|--------|------|--------|--------|------|
| 0 | 本征模式（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenMode` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenMode` | `Post_2D_EigenMode` | | 0 | 本征模式（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenMode` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenMode` | `Post_2D_EigenMode` | 遗留 |
| 1 | 本征频率（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenFreq` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenFreq` | `Post_2D_EigenFreq` | | 1 | 本征频率（2D 遗留） | `OpticsFEM_2D_EigenFreq` | `Mesh_2D` | `Solver_EigenFreq` | `Post_2D_EigenFreq` | 遗留 |
| 2 | 2D 散射（按波长 λ） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Mesh_2D` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | | 2 | 2D 散射（按波长 λ） | `OpticsFEM_2D_Scatter` | `Mesh_2D` | `Solver_LdaDom` | `Post_2D_Scatter` | 遗留 |
| 3 | 2D 散射（按频率 f） | `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` | 遗留 |
| **4** | **3D 一阶散射（SBC，按 λ）** | **`OpticsFEM_3D_Scatter`** | **`Mesh_3D`** | **`Solver_LdaDom`** | **`Post_3D_Scatter`** | | **4** | **3D 一阶散射（SBC，按 λ）** | **`OpticsFEM_3D_Scatter`** | **`Mesh_3D`** | **`Solver_LdaDom`** | **`Post_3D_Scatter`** | **完整** |
| **5** | **3D 一阶本征频率** | **`OpticsFEM_3D_EigenFreq`** | **`Mesh_3D`** | **`Solver_EigenFreq`** | **`Post_3D_EigenFreq`** | **组装+矩阵导出** |
### 1.3 设计原则 ### 1.3 设计原则
@ -62,7 +65,8 @@
| FemType | 依赖 | 说明 | | 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 | | **4（3D 散射）** | `complex/complexsolver.exe` | **CMake 自动编译**（Eigen SparseLU），求解 **A·x=b** |
| **5（3D 本征频率）** | 暂无（矩阵导出阶段） | 当前仅 `Assemble` + `Test_OutputMatrix`；完整求解需 `real_solver/`、`complex_solver/` |
| 0–3（2D 遗留） | `complex/complexsolver.exe` 等 | 本征问题另需 `real_solver/`、`complex_solver/` | | 0–3（2D 遗留） | `complex/complexsolver.exe` 等 | 本征问题另需 `real_solver/`、`complex_solver/` |
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。 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。
@ -75,8 +79,9 @@
3D opticsfem-master/ 3D opticsfem-master/
├── CMakeLists.txt # CMake：OpticsFEM + complexsolver ├── CMakeLists.txt # CMake：OpticsFEM + complexsolver
├── CMakeSettings.json # VS CMake 设置（x64-Release） ├── CMakeSettings.json # VS CMake 设置（x64-Release）
├── sbc3d.json # ★ FemType=4 默认算例配置 ├── sbc3d.json # ★ FemType=4 散射算例配置
├── SBCmesh.dat # ★ 三维四面体网格 ├── eigen3d.json # ★ FemType=5 本征频率算例配置
├── SBCmesh.dat # ★ 三维四面体网格（散射与本征共用）
├── Interface/ # 对外 API（FemType 路由） ├── Interface/ # 对外 API（FemType 路由）
├── test/ # Test_Main.cpp 入口、JSON 解析 ├── test/ # Test_Main.cpp 入口、JSON 解析
├── complex/ # complexsolver 源码（Eigen 稀疏求解） ├── complex/ # complexsolver 源码（Eigen 稀疏求解）
@ -84,18 +89,19 @@
├── phy/ # 物理模型与边界条件 ├── phy/ # 物理模型与边界条件
├── material/ # 材料库 ├── material/ # 材料库
├── mesh/ # Mesh_2D + Mesh_3D 读写 ├── mesh/ # Mesh_2D + Mesh_3D 读写
├── kernel/ # 2D/3D 组装（含 Assemble_Scatter_3D_Boundary） ├── kernel/ # 2D/3D 组装（散射 SBC + 本征 A/B）
├── solver/ # 数值求解器接口 ├── solver/ # 数值求解器接口
├── post/ # Post_3D_Scatter 场重构与输出 ├── post/ # Post_3D_Scatter / Post_3D_EigenFreq
├── function/ # Nedelec 基函数与高斯积分 ├── function/ # Nedelec 基函数与高斯积分
├── common/ # 公共常量 ├── common/ # 公共常量
├── parser/ # 表达式解析器 ├── parser/ # 表达式解析器
├── nlohmann/ # JSON 库 ├── nlohmann/ # JSON 库
├── Eigen/ # 线性代数库 ├── Eigen/ # 线性代数库
└── build/ # CMake 构建产物（本地生成，不上传） ├── scat3D/ # 推荐：FemType=4 本地 CMake 构建（不上传）
└── eigen3D/ # 推荐：FemType=5 本地 CMake 构建（不上传）
``` ```
**源码统计（不含 build/）：** **源码统计（不含 scat3D/、eigen3D/、build/ 等构建目录）：**
| 类别 | 数量 | 说明 | | 类别 | 数量 | 说明 |
|------|------|------| |------|------|------|
@ -132,7 +138,7 @@ public:
}; };
``` ```
**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**。 **返回值：** 0 = FemType 无法识别；1 = 2D 本征模式；2 = 2D 本征频率；3 = 2D 散射；**4 = 3D 散射完成**；**5 = 3D 本征频率矩阵导出完成**。
--- ---
@ -140,7 +146,7 @@ public:
| 文件 | 说明 | | 文件 | 说明 |
|------|------| |------|------|
| `Test_Main.cpp` | 进程 `main()` 入口：从 `bele.json` 读取整行 JSON，封装为 `OpticsFEMData`，调用 `OpticsFEM_All()` | | `Test_Main.cpp` | 进程 `main()` 入口：从 JSON 文件（默认 `sbc3d.json`）读取整行 JSON，封装为 `OpticsFEMData`，调用 `OpticsFEM_All()`。本征算例改为 `eigen3d.json` 后须重新编译 |
| `Test_ReadData.cpp` | 实现 `Phy_WaveOpticsModel::Test_ReadData()` 与 `MaterialLib::Test_ReadData()`，将 JSON 字段映射到内存对象 | | `Test_ReadData.cpp` | 实现 `Phy_WaveOpticsModel::Test_ReadData()` 与 `MaterialLib::Test_ReadData()`，将 JSON 字段映射到内存对象 |
| `Test_OutputData.cpp` | 调试用途：将组装后的稀疏矩阵 A/B/P 输出到文本文件 | | `Test_OutputData.cpp` | 调试用途：将组装后的稀疏矩阵 A/B/P 输出到文本文件 |
| `interfaceClass.h` | 遗留的 `FemInput` 结构体，记录预期配置字段（当前 JSON 路径未直接使用） | | `interfaceClass.h` | 遗留的 `FemInput` 结构体，记录预期配置字段（当前 JSON 路径未直接使用） |
@ -204,7 +210,7 @@ public:
| `Mesh_Interface.cpp` | `Mesh_2D::GetMesh()`：顺序解析 `.dat` 网格文件 | | `Mesh_Interface.cpp` | `Mesh_2D::GetMesh()`：顺序解析 `.dat` 网格文件 |
| `Mesh_Find.cpp` | 域/PBC 索引查找：边/节点所属域、PBC 源/目标映射 | | `Mesh_Find.cpp` | 域/PBC 索引查找：边/节点所属域、PBC 源/目标映射 |
**Mesh_3D** 已在头文件中声明，但 `OpticsFEM_All()` 当前未接入 3D 求解分支。 **Mesh_3D** 已接入 `FemType=4`（散射）与 `FemType=5`（本征频率），读入 `SBCmesh.dat` 等三维四面体网格。
--- ---
@ -350,7 +356,8 @@ FEM_Interface.cpp ──► Phy / Material / Mesh（读入）
├── FemType 0 ──► OpticsFEM_2D_EigenMode ──► Solver_EigenMode ──► Post_2D_EigenMode ├── FemType 0 ──► OpticsFEM_2D_EigenMode ──► Solver_EigenMode ──► Post_2D_EigenMode
├── FemType 1 ──► OpticsFEM_2D_EigenFreq ──► Solver_EigenFreq ──► Post_2D_EigenFreq ├── 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 ├── FemType 4 ──► OpticsFEM_3D_Scatter ──► Solver_LdaDom ──► Post_3D_Scatter
└── FemType 5 ──► OpticsFEM_3D_EigenFreq ──► Solver_EigenFreq ──► Post_3D_EigenFreq
│ │
└── Mesh_3D ← SBCmesh.dat └── Mesh_3D ← SBCmesh.dat
│ │
@ -375,6 +382,22 @@ Test_Main.cpp
└─ Post("OutFile") → Ex, Ey, Ez, normE └─ Post("OutFile") → Ex, Ey, Ez, normE
``` ```
### 4.2b 完整调用序列（FemType=5，三维本征频率）
```
Test_Main.cpp
└─ 读取 eigen3d.json
└─ OpticsFEM_All(data)
└─ [FemType == 5]
├─ Phy / Material ← JSON（PMC/PEC/PBC 边界）
├─ Mesh_3D::GetMesh("SBCmesh.dat")
├─ OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble()
│ ├─ Assemble_WaveEquation() A=curl-curl, B=ε·质量
│ └─ Assemble_PEC_PBC() 边界约束矩阵 P
└─ Test_OutputMatrix("OutFile") → Ai/Aj/Av, Bi/Bj/Bv
（Run/Post 待接入：eigs 求 λ，再重构 Ex/Ey/Ez/freq）
```
### 4.3 完整调用序列（FemType=2，二维散射，遗留） ### 4.3 完整调用序列（FemType=2，二维散射，遗留）
``` ```
@ -403,7 +426,7 @@ main()
### 4.4 数据流 ### 4.4 数据流
**FemType = 4（当前主算例）：** **FemType = 4（三维散射）：**
``` ```
sbc3d.json ──► Phy（sbc 边界/入射场） sbc3d.json ──► Phy（sbc 边界/入射场）
@ -414,6 +437,19 @@ SBCmesh.dat ──► Mesh_3D（四面体 + 三角边界）
──► Post ──► OutFile/Ex, Ey, Ez, normE ──► Post ──► OutFile/Ex, Ey, Ez, normE
``` ```
**FemType = 5（三维本征频率）：**
```
eigen3d.json ──► Phy（PMC/PEC/PBC）
──► MaterialLib
SBCmesh.dat ──► Mesh_3D
──► Assemble ──► 稀疏矩阵 A（刚度）, B（质量）
──► Test_OutputMatrix ──► OutFile/Ai,Aj,Av,Bi,Bj,Bv
（后续 Run: eigs(A,B) → λ=k₀²；Post → freq, Ex/Ey/Ez）
```
**物理对应关系：** 散射体积分 `A_scatter ≈ A_eigen − k₀²·B_eigen`（同一网格与 Nedelec 基函数下）。
**FemType = 2（2D 遗留）：** **FemType = 2（2D 遗留）：**
``` ```
@ -441,26 +477,31 @@ project_3.dat ──► Mesh_2D（网格拓扑）
### 5.2 编译步骤 ### 5.2 编译步骤
推荐使用**两个独立构建目录**，避免散射与本征互相覆盖 exe 和 OutFile：
```powershell ```powershell
# 若 cmake 不在 PATH 中，追加 VS 2026 自带 CMake 路径 # 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" $env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\18\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin"
cd "3D opticsfem-master" cd "3D opticsfem-master"
mkdir build -Force
cd build
cmake .. -G "Visual Studio 18 2026" -A x64 # FemType=4 散射
cmake --build . --config Release cmake -B scat3D -G "Visual Studio 18 2026" -A x64
cmake --build scat3D --config Release
# FemType=5 本征频率
cmake -B eigen3D -G "Visual Studio 18 2026" -A x64
cmake --build eigen3D --config Release
``` ```
**产物路径：** `build/Release/OpticsFEM.exe`
**产物路径：** **产物路径：**
- `build/Release/OpticsFEM.exe` - `scat3D/Release/OpticsFEM.exe` + `scat3D/Release/complex/complexsolver.exe`
- `build/Release/complex/complexsolver.exe`（FemType=4 必需，CMake 自动编译） - `eigen3D/Release/OpticsFEM.exe`
### 5.3 运行前准备（FemType = 4，推荐） 也可使用单一 `build/` 目录（见 `CMakeSettings.json`），但切换算例时需重新编译并注意 OutFile 覆盖。
### 5.3 运行前准备（FemType = 4，三维散射）
#### 步骤 1：指定 JSON 配置文件 #### 步骤 1：指定 JSON 配置文件
@ -470,22 +511,20 @@ cmake --build . --config Release
std::ifstream fd("sbc3d.json"); std::ifstream fd("sbc3d.json");
``` ```
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**。 更换算例时修改文件名；修改后须**重新编译 scat3D**。
#### 步骤 2：部署输入文件 #### 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）： 将 JSON 及 `MeshFile` 指定的网格文件复制到 **`scat3D/Release/`**（与 exe 同目录）：
```powershell ```powershell
Copy-Item sbc3d.json, SBCmesh.dat -Destination build\Release\ Copy-Item sbc3d.json, SBCmesh.dat -Destination scat3D\Release\
``` ```
#### 步骤 3：确认求解器 #### 步骤 3：确认求解器
FemType=4 只需：
``` ```
Release/ scat3D/Release/
├── OpticsFEM.exe ├── OpticsFEM.exe
├── sbc3d.json ├── sbc3d.json
├── SBCmesh.dat ├── SBCmesh.dat
@ -496,7 +535,7 @@ Release/
#### 步骤 4：执行 #### 步骤 4：执行
```powershell ```powershell
cd build/Release cd scat3D/Release
.\OpticsFEM.exe .\OpticsFEM.exe
``` ```
@ -508,6 +547,48 @@ cd build/Release
--- ---
### 5.3c 运行前准备（FemType = 5，三维本征频率）
#### 步骤 1：指定 JSON 配置文件
编辑 `test/Test_Main.cpp`：
```cpp
std::ifstream fd("eigen3d.json");
```
修改后须**重新编译 eigen3D**（可与 scat3D 并存，互不干扰）。
#### 步骤 2：部署输入文件
```powershell
Copy-Item eigen3d.json, SBCmesh.dat -Destination eigen3D\Release\
```
#### 步骤 3：执行
```powershell
cd eigen3D/Release
.\OpticsFEM.exe
```
控制台应打印 `OpticsFEM_All returned 5`。
#### 步骤 4：查看矩阵输出
`OutFile/` 下导出 A/B 稀疏矩阵 COO（0-based）：
| 文件 | 含义 |
|------|------|
| `Ai.txt`, `Aj.txt`, `Av.txt` | 刚度矩阵 A |
| `Bi.txt`, `Bj.txt`, `Bv.txt` | 质量矩阵 B（ε 加权） |
可与 MATLAB `3D一阶本征问题2` 中 `export_ab_matrix.m` 输出对比验证。
> **当前限制**：`Run()`（广义特征值求解）与 `Post()`（场重构、freq 输出）尚未接入 `FEM_Interface.cpp` 的 FemType=5 分支。
---
### 5.3b 运行前准备（FemType 0–3，2D 遗留） ### 5.3b 运行前准备（FemType 0–3，2D 遗留）
#### 步骤 1：指定 JSON 配置文件 #### 步骤 1：指定 JSON 配置文件
@ -560,18 +641,26 @@ 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 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`（0/1/2/3/4），程序自动路由 | | 更换问题类型 | 修改 JSON 中 `FemType`（0/1/2/3/4/5），程序自动路由 |
### 5.5 快速验证（sbc3d 三维 SBC 算例） ### 5.5 快速验证（sbc3d 三维 SBC 散射）
1. 编译 Release（见 5.2 节） 1. 编译 `scat3D` Release（见 5.2 节）
2. 复制 `sbc3d.json`、`SBCmesh.dat` 到 `build/Release/` 2. 确认 `Test_Main.cpp` 读取 `sbc3d.json`，复制 `sbc3d.json`、`SBCmesh.dat` 到 `scat3D/Release/`
3. 确认 `sbc3d.json` 中 `"FemType": 4` 3. 确认 `sbc3d.json` 中 `"FemType": 4`
4. 运行 `OpticsFEM.exe` 4. 运行 `OpticsFEM.exe`
5. 检查 `OutFile/` 下四个场文件 5. 检查 `OutFile/` 下四个场文件
与 COMSOL 对比见 `compare/README.md`。 与 COMSOL 对比见 `compare/README.md`。
### 5.5b 快速验证（eigen3d 三维本征频率）
1. 编译 `eigen3D` Release，`Test_Main.cpp` 改为读取 `eigen3d.json`
2. 复制 `eigen3d.json`、`SBCmesh.dat` 到 `eigen3D/Release/`
3. 确认 `"FemType": 5`
4. 运行 `OpticsFEM.exe`，应返回 5
5. 检查 `OutFile/` 下 `Ai/Aj/Av`、`Bi/Bj/Bv` 六个文件
### 5.6 快速验证（bele 二维算例，遗留） ### 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/` 1. 从 `../测试数据集/bele/` 复制 `bele.json` 和 `project_3.dat` 到 `build/Release/`
@ -602,7 +691,7 @@ data.test2 = 0;
data.data = (char*)jsonStr.data(); data.data = (char*)jsonStr.data();
int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data); int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data);
// ret: 1=本征模式, 2=本征频率, 3=2D散射, 4=3D散射, 0=错误 // ret: 1=2D本征模式, 2=2D本征频率, 3=2D散射, 4=3D散射, 5=3D本征矩阵导出, 0=错误
``` ```
--- ---
@ -618,7 +707,7 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data);
| 字段 | 类型 | 说明 | | 字段 | 类型 | 说明 |
|------|------|------| |------|------|------|
| `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)** | | `FemType` | int | 0=2D本征模式, 1=2D本征频率, 2=2D散射(λ), 3=2D散射(f), **4=3D散射(λ)**, **5=3D本征频率** |
| `NbrBoundary` | int | 边界数量（3D 为三角面边界条数；2D 为边界面条数） | | `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） | | `BoundaryFlag` | int[] | 每条边界的类型编码（见 3.3 节） |
| `NbrDomain` | int | 材料物理域数量 | | `NbrDomain` | int | 材料物理域数量 |
@ -630,9 +719,10 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data);
| 字段 | 说明 | | 字段 | 说明 |
|------|------| |------|------|
| `NbrMode` | 求解模态数量 | | `NbrMode` | 求解模态数量（FemType 0/1/5） |
| `searchValue` | 特征值搜索目标 | | `searchValue` | 特征值搜索目标（FemType 0/1/5） |
| `lambda0` | 真空波长（本征模式 FemType=0） | | `searchType`, `solverType`, `maxIterNum`, `tol`, `tolType` | 特征值求解器参数（FemType 5 JSON 已预留） |
| `lambda0` | 参考波长（FemType 0/5） |
#### 散射问题专用字段 #### 散射问题专用字段
@ -690,6 +780,30 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data);
**BoundaryFlag 编码（三角面边界）：** 0=PMC, 1=PEC, **2=SBC**, 3=ELE, 4=PBC, … **BoundaryFlag 编码（三角面边界）：** 0=PMC, 1=PEC, **2=SBC**, 3=ELE, 4=PBC, …
#### eigen3d 算例 JSON 摘要（FemType = 5）
```json
{
"FemType": 5,
"EletricType": 2,
"NbrBoundary": 14,
"BoundaryFlag": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
"NbrDomain": 2,
"matType": [0, 0],
"epsilonrR": [1.0, 1.5],
"epsilonrI": [0.0, 0.0],
"murR": [1.0, 1.0],
"MeshFile": "SBCmesh.dat",
"OutFile": "./OutFile",
"NbrMode": 6,
"searchType": 0,
"searchValue": 374740572.5,
"lambda0": 0.8
}
```
本算例为全 PMC 边界（`BoundaryFlag` 全 0），与 MATLAB `3D一阶本征问题2` 对齐。方程 **A·x = λ·B·x**，λ = k₀²。
#### SBCmesh.dat 网格格式（Mesh_3D） #### 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）： 文本格式，按块顺序读取（1-based 索引，读入后转 0-based）：
@ -734,7 +848,7 @@ int ret = OpticsFEM_API::OpticsFEM_All(data);
--- ---
### 6.2 三维网格 SBCmesh.dat（Mesh_3D，FemType = 4） ### 6.2 三维网格 SBCmesh.dat（Mesh_3D，FemType = 4 / 5）
见上文 [SBCmesh.dat 网格格式](#sbcmeshdat-网格格式mesh_3d)。 见上文 [SBCmesh.dat 网格格式](#sbcmeshdat-网格格式mesh_3d)。
@ -863,16 +977,18 @@ extern "C" {
| 序号 | 文件 | 阅读目标 | | 序号 | 文件 | 阅读目标 |
|------|------|----------| |------|------|----------|
| 1 | `test/Test_Main.cpp` | 入口，默认读 `sbc3d.json` | | 1 | `test/Test_Main.cpp` | 入口，默认读 `sbc3d.json`（本征改为 `eigen3d.json`） |
| 2 | `Interface/FEM_Interface.cpp` | FemType 路由（含 **FemType=4 → 3D**） | | 2 | `Interface/FEM_Interface.cpp` | FemType 路由（**4→3D散射**, **5→3D本征**） |
| 3 | `test/Test_ReadData.cpp` | JSON → Phy/Material（含 `sbc` 块） | | 3 | `test/Test_ReadData.cpp` | JSON → Phy/Material（含 `sbc` 块） |
| 4 | `mesh/Mesh_Interface.cpp` | `Mesh_3D::GetMesh` 读 SBCmesh.dat | | 4 | `mesh/Mesh_Interface.cpp` | `Mesh_3D::GetMesh` 读 SBCmesh.dat |
| 5 | `kernel/Assemble_kernel.cpp` | `OpticsFEM_3D_Scatter` 总控 | | 5 | `kernel/Assemble_kernel.cpp` | `OpticsFEM_3D_Scatter` / `OpticsFEM_3D_EigenFreq` 总控 |
| 6 | `kernel/Assemble_Scatter_3D_Boundary.cpp` | 3D SBC 边界积分 | | 6 | `kernel/Assemble_Scatter_3D_Boundary.cpp` | 3D SBC 边界积分（FemType=4） |
| 7 | `kernel/Assemble_Scatter_Equation.cpp` | 四面体体积方程 | | 7 | `kernel/Assemble_Scatter_Equation.cpp` | 散射四面体体积方程（FemType=4） |
| 8 | `complex/complexsolver.cpp` | Eigen 稀疏线性求解 | | 8 | `kernel/Assemble_EigenFreq_Equation.cpp` | 本征 A/B 体积积分（FemType=5） |
| 9 | `post/Post_CalEletric.cpp` | `Post_3D_Scatter::GetElectric` | | 9 | `kernel/Assemble_EigenFreq_Boundary.cpp` | 本征 PEC/PBC（FemType=5） |
| 10 | `post/Post_Output.cpp` | 写入 OutFile | | 10 | `complex/complexsolver.cpp` | Eigen 稀疏线性求解（FemType=4） |
| 11 | `post/Post_CalEletric.cpp` | `Post_3D_Scatter::GetElectric` |
| 12 | `post/Post_Output.cpp` | 写入 OutFile |
### 调试建议 ### 调试建议
@ -891,7 +1007,7 @@ extern "C" {
| 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 | | 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 `sbc3d.json` | 工作目录不含 JSON | 复制到 `Release/` 或在其中运行 | | 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 `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 | | 无法打开 `eigen3d.json` | 本征算例 JSON 缺失 | 复制到 `eigen3D/Release/` 并确认 Test_Main 文件名 |
| 控制台打印 `err` | JSON 缺少或错误 `FemType` | 检查 JSON 完整性 | | 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 | | 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`） | | 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`） |
@ -904,11 +1020,15 @@ extern "C" {
OpticsFEM_API OpticsFEM_API
├── Phy_WaveOpticsModel ← JSON 边界/激励 ├── Phy_WaveOpticsModel ← JSON 边界/激励
├── MaterialLib ← JSON 材料 ├── MaterialLib ← JSON 材料
├── Mesh_3D ← SBCmesh.dat（FemType=4） ├── Mesh_3D ← SBCmesh.dat（FemType=4/5）
└── OpticsFEM_3D_Scatter ← 3D 散射驱动 ├── OpticsFEM_3D_Scatter ← FemType=4：A·x=b
├── Assemble（体积 + SBC 边界） │ ├── Assemble（体积 + SBC）
├── Solver_LdaDom → complexsolver │ ├── Solver_LdaDom → complexsolver
└── Post_3D_Scatter → OutFile │ └── Post_3D_Scatter → Ex/Ey/Ez/normE
└── OpticsFEM_3D_EigenFreq ← FemType=5：A·x=λB·x
├── Assemble（A 刚度 + B 质量 + PEC/PBC）
├── Test_OutputMatrix → Ai/Aj/Av, Bi/Bj/Bv
└── （待接）Solver_EigenFreq → Post_3D_EigenFreq
``` ```
--- ---
@ -922,6 +1042,7 @@ OpticsFEM_API
| 2 | `lambda`, 边界块 | Ex/Ey/Ez/normE | | 2 | `lambda`, 边界块 | Ex/Ey/Ez/normE |
| 3 | `freq`, 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** | | **4** | **`lambda`, `sbc` 块, `SBCmesh.dat`** | **Ex/Ey/Ez/normE** |
| **5** | **`NbrMode`, `searchValue`, `lambda0`, `SBCmesh.dat`** | **Ai/Aj/Av, Bi/Bj/Bv**（当前）；后续 **freq, Ex/Ey/Ez** |
--- ---
@ -929,9 +1050,10 @@ OpticsFEM_API
| 版本 | 日期 | 修订内容 | | 版本 | 日期 | 修订内容 |
|------|------|----------| |------|------|----------|
| v3.0 | 2026-06-09 | 新增 FemType=5 三维本征频率；scat3D/eigen3D 双构建目录；eigen3d.json；A/B 矩阵导出 |
| v2.0 | 2026-06-08 | 适配 3D 版：FemType=4、sbc3d 算例、SBCmesh 格式、CMake complexsolver | | 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） | | v1.0 | 2026-06-03 | 初版（2D opticsfem-master） |
--- ---
*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。* *本文档基于 `3D opticsfem-master` 当前代码状态编制。三维主算例：`sbc3d.json`（散射 FemType=4）+ `eigen3d.json`（本征 FemType=5），共用 `SBCmesh.dat`。*

102
3D opticsfem-master/README.md
View File

@ -7,60 +7,106 @@
| FemType | 说明 | 网格 | 状态 | | 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 | | 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** | | **4** | **三维一阶散射（SBC）** | **`Mesh_3D`** | **完整：组装 → 求解 → 后处理** |
| **5** | **三维一阶本征频率** | **`Mesh_3D`** | **组装 + A/B 矩阵导出（Run/Post 待接）** |
## 快速开始（FemType = 4） 三维主算例共用网格 **`SBCmesh.dat`**，散射与本征分别使用 `sbc3d.json`、`eigen3d.json`。
### 环境 ## 推荐构建目录
为避免散射与本征互相覆盖 exe 和 OutFile，建议使用**两个独立 CMake 构建目录**：
| 目录 | 用途 | 配置文件 |
|------|------|----------|
| `scat3D/` | FemType=4 散射 | `sbc3d.json` |
| `eigen3D/` | FemType=5 本征频率 | `eigen3d.json` |
旧目录 `build/`、`build1/` 为早期本地构建，可保留或删除，**不必上传 Git**。
## 环境
- Windows 10/11 x64 - Windows 10/11 x64
- Visual Studio 2026（18），工作负载：使用 C++ 的桌面开发 - Visual Studio 2026（18），工作负载：使用 C++ 的桌面开发
- CMake ≥ 3.8（随 VS 安装） - CMake ≥ 3.8（随 VS 安装）
### 编译 若 `cmake` 不在 PATH 中：
```powershell
$env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\18\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin"
```
## 编译
```powershell ```powershell
cd "3D opticsfem-master" cd "3D opticsfem-master"
# 若 cmake 不在 PATH 中，追加 VS 2026 自带 CMake # 散射（FemType=4）
$env:Path += ";C:\Program Files\Microsoft Visual Studio\18\Community\Common7\IDE\CommonExtensions\Microsoft\CMake\CMake\bin" cmake -B scat3D -G "Visual Studio 18 2026" -A x64
cmake --build scat3D --config Release
mkdir build # 本征频率（FemType=5）
cd build cmake -B eigen3D -G "Visual Studio 18 2026" -A x64
cmake .. -G "Visual Studio 18 2026" -A x64 cmake --build eigen3D --config Release
cmake --build . --config Release
``` ```
产物： 产物（每个构建目录各一份）：
- `build/Release/OpticsFEM.exe` - `scat3D/Release/OpticsFEM.exe` 或 `eigen3D/Release/OpticsFEM.exe`
- `build/Release/complex/complexsolver.exe`（CMake 自动编译） - `*/Release/complex/complexsolver.exe`（FemType=4 散射求解必需，CMake 自动编译）
### 运行 sbc3d 算例 ## 运行散射算例（FemType = 4）
1. 修改 `test/Test_Main.cpp`，确保读取 `sbc3d.json`（当前默认），重新编译 `scat3D`。
2. 部署输入文件：
```powershell ```powershell
# 复制输入文件到 exe 同目录 Copy-Item sbc3d.json, SBCmesh.dat -Destination scat3D\Release\
Copy-Item ..\sbc3d.json, ..\SBCmesh.dat -Destination Release\ cd scat3D\Release
cd Release
.\OpticsFEM.exe .\OpticsFEM.exe
``` ```
结果输出到 `Release/OutFile/`：`Ex`、`Ey`、`Ez`、`normE`。 3. 控制台应打印 `OpticsFEM_All returned 4`。
4. 结果在 `OutFile/`：`Ex`、`Ey`、`Ez`、`normE`。
### 输入文件 ## 运行本征频率算例（FemType = 5）
| 文件 | 说明 | 1. 修改 `test/Test_Main.cpp` 中 JSON 文件名为 `eigen3d.json`，重新编译 `eigen3D`。
|------|------| 2. 部署输入文件：
| `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） | ```powershell
Copy-Item eigen3d.json, SBCmesh.dat -Destination eigen3D\Release\
cd eigen3D\Release
.\OpticsFEM.exe
```
3. 控制台应打印 `OpticsFEM_All returned 5`。
4. 当前输出 `OutFile/` 下 A/B 稀疏矩阵 COO：`Ai/Aj/Av`、`Bi/Bj/Bv`（0-based），供与 MATLAB `eigs(A,B)` 对比验证。
> **说明**：FemType=5 的 `Run()`（特征值求解）与 `Post()`（场重构）尚未接入主流程；矩阵组装与边界处理已完成。
## 输入文件
| 文件 | FemType | 说明 |
|------|---------|------|
| `sbc3d.json` | 4 | 散射配置，含 `sbc` 边界块与 `lambda` |
| `eigen3d.json` | 5 | 本征频率配置，含 `NbrMode`、`searchValue` 等 |
| `SBCmesh.dat` | 4 / 5 | 三维四面体网格（顶点、四面体、边、三角边界等） |
## 物理形式简述
| 问题 | 方程形式 | 矩阵 |
|------|----------|------|
| 散射 (4) | **A·x = b**（给定 λ/k₀） | A = curl-curl − k₀²ε + SBC；b 来自入射边界 |
| 本征 (5) | **A·x = λ·B·x** | A = curl-curl（刚度）；B = ε·质量 |
体积分核函数相同，散射将刚度与质量合并进 A 并加边界激励；本征拆成 A、B 求特征值。
## 详细文档 ## 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 - [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=4/5 专章
- [compare/README.md](./compare/README.md) — 与 COMSOL 的 normE 切面对比 - [compare/README.md](./compare/README.md) — 与 COMSOL 的 normE 切面对比（散射）
## 仓库说明 ## 仓库说明
- 只需上传**源码**；`build/` 由 CMake 本地生成，不必提交。 - 仅上传**源码**与算例 JSON；`scat3D/`、`eigen3D/`、`build/`、`build1/` 为本地 CMake 产物，不上传。
- 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。 - FemType=4 的 `complexsolver.exe` 由 CMake 从 `complex/complexsolver.cpp` 编译，无需单独 PETSc 版求解器。

8
3D opticsfem-master/compare/README.md
View File

@ -1,6 +1,6 @@
# normE 切面对比（COMSOL vs OpticsFEM） # normE 切面对比（COMSOL vs OpticsFEM）
在 **z = 0.5 m** 平面上对比 COMSOL 与 C++ OpticsFEM 的 |E| 热图。 在 **z = 0.5 m** 平面上对比 COMSOL 与 C++ OpticsFEM 的 |E| 热图（**散射算例 FemType=4**）。
## 目录 ## 目录
@ -18,14 +18,14 @@
## 使用步骤 ## 使用步骤
### 1. 运行 C++ 求解 ### 1. 运行 C++ 散射求解
```powershell ```powershell
cd "3D opticsfem-master\build\Release" cd "3D opticsfem-master\scat3D\Release"
.\OpticsFEM.exe .\OpticsFEM.exe
``` ```
确认生成 `OutFile/normE`。 确认生成 `OutFile/normE`（需已部署 `sbc3d.json` 与 `SBCmesh.dat`，见根目录 README）。
### 2. 导出 COMSOL 切面 ### 2. 导出 COMSOL 切面

33
3D opticsfem-master/eigen3d.json Normal file
View File

@ -0,0 +1,33 @@
{
"FemType": 5,
"EletricType": 2,
"NbrBoundary": 14,
"BoundaryFlag": [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
"NbrDomain": 2,
"domainType": [2, 2],
"domainIndex": [0, 1],
"matType": [0, 0],
"epsilonrR": [1.0, 1.5],
"epsilonrI": [0.0, 0.0],
"murR": [1.0, 1.0],
"murI": [0.0, 0.0],
"chiheR": [0.0, 0.0],
"chiehR": [0.0, 0.0],
"chiheI": [0.0, 0.0],
"chiehI": [0.0, 0.0],
"sigma": [0.0, 0.0],
"n": [1.0, 1.0],
"k": [0.0, 0.0],
"MeshFile": "SBCmesh.dat",
"OutFile": "./OutFile",
"NbrMode": 6,
"searchType": 0,
"searchValue": 374740572.5,
"solverType": 0,
"maxIterNum": 40,
"tol": 1.0e-6,
"tolType": 0,
"lambda0": 0.8,
"lambda": 0.0,
"freq": 0.0
}

2
3D opticsfem-master/kernel/Assemble_Base.h
View File

@ -165,6 +165,8 @@ public:
void Assemble(); void Assemble();
void Test_OutputMatrix(const std::string& outDir = "./OutFile");
private: private:
void Assemble_WaveEquation(); void Assemble_WaveEquation();
void Assemble_PEC_PBC(); void Assemble_PEC_PBC();

2
3D opticsfem-master/kernel/Assemble_EigenFreq_Equation.cpp
View File

@ -288,7 +288,7 @@ void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble_WaveEquation()
//material //material
int domain = _mMesh->GetDomainOfTet(n); int domain = _mMesh->GetDomainOfTet(n);
Matrix3cd epsr = _mMatLib->GetEpsr(domain); Matrix3cd epsr = _mMatLib->GetEpsr(domain);
Matrix3cd invMur = _mMatLib->GetEpsr(domain).inverse(); Matrix3cd invMur = _mMatLib->GetMur(domain).inverse();
//mapping //mapping
VectorXi MappingIndex = VectorXi::Zero(dof); VectorXi MappingIndex = VectorXi::Zero(dof);

76
3D opticsfem-master/kernel/Assemble_kernel.cpp
View File

@ -512,10 +512,16 @@ void OpticsFEM_2D_Scatter::Post(string file)
} }
/* /*
3D_EigenFreq 3D_EigenFreq - volume assembly_equ → sparse A (curl-curl) and B (eps mass)
*/ */
void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble() void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble()
{ {
_mDof = _mMesh->GetNbrEdge();
_mTripleA_real.clear();
_mTripleB_real.clear();
_mTripleA_complex.clear();
_mTripleB_complex.clear();
_mIsReal = _mMatLib->IsReal(); _mIsReal = _mMatLib->IsReal();
if (_mIsReal) if (_mIsReal)
{ {
@ -533,11 +539,15 @@ void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble()
if (_mIsReal) if (_mIsReal)
{ {
_mA_real.resize(_mDof, _mDof);
_mB_real.resize(_mDof, _mDof);
_mA_real.setFromTriplets(_mTripleA_real.begin(), _mTripleA_real.end()); _mA_real.setFromTriplets(_mTripleA_real.begin(), _mTripleA_real.end());
_mB_real.setFromTriplets(_mTripleB_real.begin(), _mTripleB_real.end()); _mB_real.setFromTriplets(_mTripleB_real.begin(), _mTripleB_real.end());
} }
else else
{ {
_mA_complex.resize(_mDof, _mDof);
_mB_complex.resize(_mDof, _mDof);
_mA_complex.setFromTriplets(_mTripleA_complex.begin(), _mTripleA_complex.end()); _mA_complex.setFromTriplets(_mTripleA_complex.begin(), _mTripleA_complex.end());
_mB_complex.setFromTriplets(_mTripleB_complex.begin(), _mTripleB_complex.end()); _mB_complex.setFromTriplets(_mTripleB_complex.begin(), _mTripleB_complex.end());
} }
@ -546,7 +556,24 @@ void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Assemble()
{ {
this->Assemble_PEC_PBC(); this->Assemble_PEC_PBC();
} }
else
{
if (_mIsReal)
{
_mP_real.resize(_mDof, _mDof);
_mP_real.setIdentity();
}
else
{
_mP_complex.resize(_mDof, _mDof);
_mP_complex.setIdentity();
}
}
std::cout << "[OpticsFEM_3D_EigenFreq] Assemble done: DOF=" << _mDof
<< " nnz(A)=" << (_mIsReal ? _mA_real.nonZeros() : _mA_complex.nonZeros())
<< " nnz(B)=" << (_mIsReal ? _mB_real.nonZeros() : _mB_complex.nonZeros())
<< std::endl;
} }
/* /*
@ -685,6 +712,53 @@ void OpticsFEM_3D_Scatter::Test_OutputMatrix(const std::string& outDir)
} }
} }
void OpticsFEM_3D_EigenFreq::Test_OutputMatrix(const std::string& outDir)
{
EnsureOutputDir(outDir);
const std::string prefix = outDir + "/";
if (_mIsReal)
{
std::ofstream outAi(prefix + "Ai.txt"), outAj(prefix + "Aj.txt"), outAv(prefix + "Av.txt");
std::ofstream outBi(prefix + "Bi.txt"), outBj(prefix + "Bj.txt"), outBv(prefix + "Bv.txt");
for (const auto& t : _mTripleA_real)
{
outAi << t.row() << '\n';
outAj << t.col() << '\n';
outAv << t.value() << '\n';
}
for (const auto& t : _mTripleB_real)
{
outBi << t.row() << '\n';
outBj << t.col() << '\n';
outBv << t.value() << '\n';
}
std::cout << "[OpticsFEM_3D_EigenFreq] exported A/B COO to " << outDir << std::endl;
}
else
{
std::ofstream outAi(prefix + "Ai.txt"), outAj(prefix + "Aj.txt");
std::ofstream outAv_real(prefix + "Av_real.txt"), outAv_imag(prefix + "Av_imag.txt");
std::ofstream outBi(prefix + "Bi.txt"), outBj(prefix + "Bj.txt");
std::ofstream outBv_real(prefix + "Bv_real.txt"), outBv_imag(prefix + "Bv_imag.txt");
for (const auto& t : _mTripleA_complex)
{
outAi << t.row() << '\n';
outAj << t.col() << '\n';
outAv_real << t.value().real() << '\n';
outAv_imag << t.value().imag() << '\n';
}
for (const auto& t : _mTripleB_complex)
{
outBi << t.row() << '\n';
outBj << t.col() << '\n';
outBv_real << t.value().real() << '\n';
outBv_imag << t.value().imag() << '\n';
}
std::cout << "[OpticsFEM_3D_EigenFreq] exported A/B COO to " << outDir << std::endl;
}
}
/* /*
3D_Scatter2 3D_Scatter2
prism prism

2
3D opticsfem-master/test/Test_Main.cpp
View File

@ -6,7 +6,7 @@
int main() int main()
{ {
std::ifstream fd("sbc3d.json"); std::ifstream fd("sbc3d.json"); // FemType=4 散射；本征请改为 eigen3d.json 并编译 eigen3D 目录
if (!fd.is_open()) if (!fd.is_open())
{ {
std::cout << "cannot open sbc3d.json" << std::endl; std::cout << "cannot open sbc3d.json" << std::endl;