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honestxing木蟲(chóng) (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(yàn)，對(duì)微磁軟件作如下簡(jiǎn)單介紹) oommf是當(dāng)前使用最廣泛（沒(méi)有之一）的微磁模擬軟件，屬于開(kāi)源軟件，自由下載，主要由美國(guó)NIST的M.Donahue等人開(kāi)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(tái)囊括Windows/Linux/Unix/Mac等幾乎所有操作系統(tǒng)。官網(wǎng)有Windows預(yù)編譯版和源文件包提供，前者可以在Windows上直接運(yùn)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(fèi)的express版就可以)等。oommf屬于面向?qū)ο筌浖�，功能很�?qiáng)大，而且very flexible，就速度而言，64位版要比32位版快幾倍。要學(xué)會(huì)oommf必須好好看一下安裝包自帶的說(shuō)明書(userguide)，并且安裝包里還有很多示例性的mif文件。看完說(shuō)明書后，最好把mif文件逐個(gè)看一遍，這樣肯定能夠?qū)W會(huì)編寫oommf的輸入文件(即mif文件)。oommf的輸入文件語(yǔ)言是tcl語(yǔ)言。 LLG Micromagnetics Simulator是一款收費(fèi)軟件，由原美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)教授M.Scheinfein開(kāi)發(fā)，用戶比oommf要少很多，一方面是由于其售價(jià)高達(dá)合人民幣約六萬(wàn)，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(méi)有oommf強(qiáng)大，有些微磁學(xué)問(wèn)題用llg是沒(méi)辦法做的。作為售價(jià)不菲的收費(fèi)軟件，llg有其自身的優(yōu)點(diǎn)-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(duì)于某些微磁問(wèn)題，這些數(shù)據(jù)后處理功能非常重要。llg只能在Windows平臺(tái)上運(yùn)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(kāi)源軟件，自由下載，主要由比利時(shí)Ghent大學(xué)的A.Vansteenkiste博士開(kāi)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(diǎn)是速度快。經(jīng)筆者驗(yàn)證，mumax的運(yùn)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(duì)nVIDIA GPU開(kāi)發(fā)，可以在Linux/Windows/Mac平臺(tái)上運(yùn)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(jiǎn)單易學(xué)，大約幾天就能上手。mumax的輸入文件語(yǔ)言是比較新的go語(yǔ)言。 另外，免費(fèi)微磁軟件還有magpar/nmag/micromagnum(GPU軟件)等，收費(fèi)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(jiàn)http://math.nist.gov/oommf/ mumax:見(jiàn)http://mumax.github.io/ llg:見(jiàn)http://llgmicro.home.mindspring.com/ magpar:見(jiàn)http://www.magpar.net/ nmag:見(jiàn)http://nmag.soton.ac.uk/nmag/ micromagus:見(jiàn)http://www.micromagus.de/ GPMagnet:見(jiàn)http://www.goparallel.net/ micromagnum:見(jiàn)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(duì)spin-orbit torques（即spin-Hall torque與Rashba torque）與Dzyaloshinskii-Moriya interaction等物理效應(yīng)的支持。另外GPMagnet也加入了對(duì)這些新效應(yīng)的支持。 [ Last edited by honestxing on 2015-5-21 at 13:16 ] |
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holisky
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9樓2014-07-30 21:10:39
holisky
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fegg7502: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2014-06-05 07:21:32
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fegg7502: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2014-06-05 07:21:32
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很有幫助，樓主在這方面應(yīng)該有很深入的研究了。我一直對(duì)微磁學(xué)感興趣，但還沒(méi)有做過(guò)，理論原理還沒(méi)完全搞透。這里想請(qǐng)教一個(gè)問(wèn)題，希望能指點(diǎn)一二。 微磁學(xué)像oommf好像也要使用能量最小化求出平衡態(tài)（可能我不對(duì)，請(qǐng)指正），但在沒(méi)有完全退磁狀態(tài)下，材料其實(shí)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(shí)怎么確定得到的磁化狀態(tài)是所處外場(chǎng)下的”平衡態(tài)“呢？ 我曾經(jīng)聽(tīng)一個(gè)人做報(bào)告說(shuō)，就算飽和磁化狀態(tài)下的永磁體，只要放置的時(shí)間足夠久，也會(huì)成為退磁狀態(tài)，所有有此一問(wèn)。 謝謝！ |
4樓2014-06-04 22:30:40
honestxing
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fegg7502: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2014-06-06 08:23:23
fegg7502: 金幣+1, 鼓勵(lì)交流 2014-06-06 08:23:23
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深入研究談不上，只是在這方面開(kāi)展了一點(diǎn)工作。以下是我粗淺的理解。 求解微磁學(xué)問(wèn)題一般分為statics和dynamics兩類。你說(shuō)的求解系統(tǒng)的平衡態(tài)應(yīng)該屬于前者，關(guān)注系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，不關(guān)注中間的動(dòng)態(tài)演化過(guò)程。在數(shù)值求解中，可以通過(guò)比較許多“可能狀態(tài)”的能量，來(lái)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(gè)值（這個(gè)值可以人為設(shè)定）。這些“可能狀態(tài)”可以通過(guò)一定的方式來(lái)得到，你可以看看oommf的說(shuō)明書中關(guān)于CGEvolve和MinDriver部分。另外，請(qǐng)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(méi)有完全退磁狀態(tài)下，材料其實(shí)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(shì)阱中，在外力驅(qū)動(dòng)下，可以越過(guò)勢(shì)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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