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honestxing

木虫 (正式写手)

[交流] 微磁模拟软件oommf/llg/mumax之比较已有20人参与

(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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颜色不一样的烟火.
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dreamhopsup

新虫 (初入文坛)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
楼主紧急求救!我在windows下载了mumax3,但是每次打开那个app窗口就闪退,这是为什么呀

发自小木虫IOS客户端
24楼2016-08-25 06:26:23
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holisky

新虫 (小有名气)

★ ★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
fegg7502: 金币+1, 鼓励交流 2014-06-05 07:21:32
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
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honestxing

木虫 (正式写手)


fegg7502: 金币+1, 鼓励交流 2014-06-06 08:23:23
引用回帖:
4楼: Originally posted by holisky at 2014-06-04 22:30:40
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 ...

  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。
颜色不一样的烟火.
5楼2014-06-05 19:40:56
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holisky

新虫 (小有名气)


小木虫: 金币+0.5, 给个红包,谢谢回帖
引用回帖:
5楼: Originally posted by honestxing at 2014-06-05 19:40:56
  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 ...

非常感谢,我再琢磨琢磨,有问题再请教。
6楼2014-06-06 11:00:11
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