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honestxing木蟲 (正式寫手)
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[交流]
微磁模擬軟件oommf/llg/mumax之比較 已有20人參與
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(根據(jù)筆者使用經(jīng)驗，對微磁軟件作如下簡單介紹) oommf是當前使用最廣泛（沒有之一）的微磁模擬軟件，屬于開源軟件，自由下載，主要由美國NIST的M.Donahue等人開發(fā)，不定期釋出新版本。目前的最新版本為oommf1.2a5，分為64位和32位兩種，適用平臺囊括Windows/Linux/Unix/Mac等幾乎所有操作系統(tǒng)。官網(wǎng)有Windows預編譯版和源文件包提供，前者可以在Windows上直接運行，后者需要自行編譯。使用oommf前需要先安裝tcl/tk軟件，如果要從oommf源文件自行編譯，還需要安裝合適的編譯器，例如MS-VC++(免費的express版就可以)等。oommf屬于面向?qū)ο筌浖�，功能很強大，而且very flexible，就速度而言，64位版要比32位版快幾倍。要學會oommf必須好好看一下安裝包自帶的說明書(userguide)，并且安裝包里還有很多示例性的mif文件。看完說明書后，最好把mif文件逐個看一遍，這樣肯定能夠?qū)W會編寫oommf的輸入文件(即mif文件)。oommf的輸入文件語言是tcl語言。 LLG Micromagnetics Simulator是一款收費軟件，由原美國亞利桑那州立大學教授M.Scheinfein開發(fā)，用戶比oommf要少很多，一方面是由于其售價高達合人民幣約六萬，另一方面是由于其速度太慢，比oommf要慢數(shù)倍，另外，llg的功能也沒有oommf強大，有些微磁學問題用llg是沒辦法做的。作為售價不菲的收費軟件，llg有其自身的優(yōu)點-提供了某些數(shù)據(jù)處理功能，這是自由軟件所不具備的。對于某些微磁問題，這些數(shù)據(jù)后處理功能非常重要。llg只能在Windows平臺上運行，2013年推出了64位版本。 mumax是最近兩三年才推出的一款微磁軟件，屬于開源軟件，自由下載，主要由比利時Ghent大學的A.Vansteenkiste博士開發(fā)，不定期釋出新版本，目前更新很頻繁。mumax是一款GPU軟件，所以它的特點是速度快。經(jīng)筆者驗證，mumax的運算速度比oommf-64位版本還要快幾倍(因此比llg要快幾十甚至上百倍)。mumax專門針對nVIDIA GPU開發(fā)，可以在Linux/Windows/Mac平臺上運行。官網(wǎng)有Windows可執(zhí)行文件包和源文件包提供。mumax的輸入文件為mx3格式，官網(wǎng)提供有示例性mx3文件和API，簡單易學，大約幾天就能上手。mumax的輸入文件語言是比較新的go語言。 另外，免費微磁軟件還有magpar/nmag/micromagnum(GPU軟件)等，收費軟件還有micromagus/GPMagnet(GPU軟件)。 oommf/llg/mumax/micromagnum采用的是有限差分法(finite-difference method)，magpar和nmag采用的是有限元法(finite-element method)。 oommf:見http://math.nist.gov/oommf/ mumax:見http://mumax.github.io/ llg:見http://llgmicro.home.mindspring.com/ magpar:見http://www.magpar.net/ nmag:見http://nmag.soton.ac.uk/nmag/ micromagus:見http://www.micromagus.de/ GPMagnet:見http://www.goparallel.net/ micromagnum:見http://micromagnum.informatik.uni-hamburg.de/ LLG Micromagnetics Simulator于2015年4月推出了64位CPU+GPU版本，并且新版中加入了對spin-orbit torques（即spin-Hall torque與Rashba torque）與Dzyaloshinskii-Moriya interaction等物理效應的支持。另外GPMagnet也加入了對這些新效應的支持。 [ Last edited by honestxing on 2015-5-21 at 13:16 ] |
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32樓2018-11-16 21:10:32
holisky
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很有幫助，樓主在這方面應該有很深入的研究了。我一直對微磁學感興趣，但還沒有做過，理論原理還沒完全搞透。這里想請教一個問題，希望能指點一二。 微磁學像oommf好像也要使用能量最小化求出平衡態(tài)（可能我不對，請指正），但在沒有完全退磁狀態(tài)下，材料其實都是非平衡態(tài)，這種做法怎么能行得通呢？ 即使不用能量最小原理，解LLG方程時怎么確定得到的磁化狀態(tài)是所處外場下的”平衡態(tài)“呢？ 我曾經(jīng)聽一個人做報告說，就算飽和磁化狀態(tài)下的永磁體，只要放置的時間足夠久，也會成為退磁狀態(tài)，所有有此一問。 謝謝！ |
4樓2014-06-04 22:30:40
honestxing
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深入研究談不上，只是在這方面開展了一點工作。以下是我粗淺的理解。 求解微磁學問題一般分為statics和dynamics兩類。你說的求解系統(tǒng)的平衡態(tài)應該屬于前者，關注系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，不關注中間的動態(tài)演化過程。在數(shù)值求解中，可以通過比較許多“可能狀態(tài)”的能量，來逐漸找到具有極小能量的狀態(tài)，直到滿足一定的條件，比如系統(tǒng)中最大矩（m x H x m）小于某一個值（這個值可以人為設定）。這些“可能狀態(tài)”可以通過一定的方式來得到，你可以看看oommf的說明書中關于CGEvolve和MinDriver部分。另外，請注意，找到的平衡狀態(tài)不一定是能量最小狀態(tài)，有可能只是某一能量極小狀態(tài)。 “在沒有完全退磁狀態(tài)下，材料其實都是非平衡態(tài)”，但是該"非平衡態(tài)"在所處條件下屬于某一能量極小態(tài)，處于勢阱中，在外力驅(qū)動下，可以越過勢壘弛豫到能量最小狀態(tài)，比如熱作用就屬于一種外力。 |
5樓2014-06-05 19:40:56
holisky
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6樓2014-06-06 11:00:11
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