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honestxing木虫 (正式写手)
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[交流]
微磁模拟软件oommf/llg/mumax之比较 已有20人参与
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(根据笔者使用经验，对微磁软件作如下简单介绍) oommf是当前使用最广泛（没有之一）的微磁模拟软件，属于开源软件，自由下载，主要由美国NIST的M.Donahue等人开发，不定期释出新版本。目前的最新版本为oommf1.2a5，分为64位和32位两种，适用平台囊括Windows/Linux/Unix/Mac等几乎所有操作系统。官网有Windows预编译版和源文件包提供，前者可以在Windows上直接运行，后者需要自行编译。使用oommf前需要先安装tcl/tk软件，如果要从oommf源文件自行编译，还需要安装合适的编译器，例如MS-VC++(免费的express版就可以)等。oommf属于面向对象软件，功能很强大，而且very flexible，就速度而言，64位版要比32位版快几倍。要学会oommf必须好好看一下安装包自带的说明书(userguide)，并且安装包里还有很多示例性的mif文件。看完说明书后，最好把mif文件逐个看一遍，这样肯定能够学会编写oommf的输入文件(即mif文件)。oommf的输入文件语言是tcl语言。 LLG Micromagnetics Simulator是一款收费软件，由原美国亚利桑那州立大学教授M.Scheinfein开发，用户比oommf要少很多，一方面是由于其售价高达合人民币约六万，另一方面是由于其速度太慢，比oommf要慢数倍，另外，llg的功能也没有oommf强大，有些微磁学问题用llg是没办法做的。作为售价不菲的收费软件，llg有其自身的优点-提供了某些数据处理功能，这是自由软件所不具备的。对于某些微磁问题，这些数据后处理功能非常重要。llg只能在Windows平台上运行，2013年推出了64位版本。 mumax是最近两三年才推出的一款微磁软件，属于开源软件，自由下载，主要由比利时Ghent大学的A.Vansteenkiste博士开发，不定期释出新版本，目前更新很频繁。mumax是一款GPU软件，所以它的特点是速度快。经笔者验证，mumax的运算速度比oommf-64位版本还要快几倍(因此比llg要快几十甚至上百倍)。mumax专门针对nVIDIA GPU开发，可以在Linux/Windows/Mac平台上运行。官网有Windows可执行文件包和源文件包提供。mumax的输入文件为mx3格式，官网提供有示例性mx3文件和API，简单易学，大约几天就能上手。mumax的输入文件语言是比较新的go语言。 另外，免费微磁软件还有magpar/nmag/micromagnum(GPU软件)等，收费软件还有micromagus/GPMagnet(GPU软件)。 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:见http://math.nist.gov/oommf/ mumax:见http://mumax.github.io/ llg:见http://llgmicro.home.mindspring.com/ magpar:见http://www.magpar.net/ nmag:见http://nmag.soton.ac.uk/nmag/ micromagus:见http://www.micromagus.de/ GPMagnet:见http://www.goparallel.net/ micromagnum:见http://micromagnum.informatik.uni-hamburg.de/ LLG Micromagnetics Simulator于2015年4月推出了64位CPU+GPU版本，并且新版中加入了对spin-orbit torques（即spin-Hall torque与Rashba torque）与Dzyaloshinskii-Moriya interaction等物理效应的支持。另外GPMagnet也加入了对这些新效应的支持。 [ Last edited by honestxing on 2015-5-21 at 13:16 ] |
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22楼2015-09-16 11:21:42
holisky
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很有帮助，楼主在这方面应该有很深入的研究了。我一直对微磁学感兴趣，但还没有做过，理论原理还没完全搞透。这里想请教一个问题，希望能指点一二。 微磁学像oommf好像也要使用能量最小化求出平衡态（可能我不对，请指正），但在没有完全退磁状态下，材料其实都是非平衡态，这种做法怎么能行得通呢？ 即使不用能量最小原理，解LLG方程时怎么确定得到的磁化状态是所处外场下的”平衡态“呢？ 我曾经听一个人做报告说，就算饱和磁化状态下的永磁体，只要放置的时间足够久，也会成为退磁状态，所有有此一问。 谢谢！ |
4楼2014-06-04 22:30:40
honestxing
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深入研究谈不上，只是在这方面开展了一点工作。以下是我粗浅的理解。 求解微磁学问题一般分为statics和dynamics两类。你说的求解系统的平衡态应该属于前者，关注系统的平衡状态，不关注中间的动态演化过程。在数值求解中，可以通过比较许多“可能状态”的能量，来逐渐找到具有极小能量的状态，直到满足一定的条件，比如系统中最大矩（m x H x m）小于某一个值（这个值可以人为设定）。这些“可能状态”可以通过一定的方式来得到，你可以看看oommf的说明书中关于CGEvolve和MinDriver部分。另外，请注意，找到的平衡状态不一定是能量最小状态，有可能只是某一能量极小状态。 “在没有完全退磁状态下，材料其实都是非平衡态”，但是该"非平衡态"在所处条件下属于某一能量极小态，处于势阱中，在外力驱动下，可以越过势垒弛豫到能量最小状态，比如热作用就属于一种外力。 |
5楼2014-06-05 19:40:56
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