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  • 解析了维里公式的推导过程,提出了更为具体合理的模拟计算控制公式,用于周期性边界条件下流体模型输运系数计算。针对目前存在的压强计算结果不稳定的问题,提出了压强计算结果的影响因素,并从零剪切粘度模拟结果出发...
  • 边界条件为温度周期性变化的正弦函数。重点分析了在同一Ra下,正弦函数的振幅和频率(或周期)对纳米流体强化对流换热的影响;结果显示:随着热界的正弦函数的振幅和频率变大,热边界的瞬态Nu数和平均Nu数也越大;同时还...
  • 采用局部非热平衡模型,在方腔左侧壁面温度正弦波变化的边界条件下,应用SIMPLER算法数值模拟研究了固体骨架发热多孔介质方腔内的稳态非达西自然对流,主要探讨了不同正弦波波动参数Ⅳ、振幅4及方腔的高宽比M/L对方...
  • 在matlab中实现三次样条插值,在周期边界条件下,以龙格函数为例。
  • 证明了周期边界条件下推广的B-BBM方程整体吸引子的存在
  • 采用能量极小原理的微磁学方法对异类自旋组成混合Heisenberg自旋体系进行模拟计算,研究比较自由边界条件周期边界条件下的二维铁磁/反铁磁无规混合系统的磁特性,发现在自由边界条件(FREE)和周期边界条件(PERIOD)...
  • 发现系统存在M-H磁化曲线的阶梯效应,并解释了小自旋的反铁磁耦合是产生这一现象的根本原因,同时,解释了自由边界条件下系统的平均自由度较周期边界条件下系统的自由度大是产生阶梯数目增多的原因。
  • HFSS学习笔记—4.边界条件

    千次阅读 2020-08-18 20:39:03
    理想磁边界/自然边界(Perfect H/Natural) 有限导体边界(Finite Conductivity) 辐射边界(Radiation) 对称边界(Symmetry) 阻抗边界(Impedance) 集总RLC边界(Lumped RLC) 分层阻抗边界条件(Lumped RLC) ...

    边界条件类型

    1. 理想导体边界(Perfect E)
    2. 理想磁边界/自然边界(Perfect H/Natural)
    3. 有限导体边界(Finite Conductivity)
    4. 辐射边界(Radiation)
    5. 对称边界(Symmetry)
    6. 阻抗边界(Impedance)
    7. 集总RLC边界(Lumped RLC)
    8. 分层阻抗边界条件(Lumped RLC)
    9. 无限地平面(Infinite Ground Plane)
    10. 10.主从边界(Master and slave)
    11. 理想匹配层(PML)

    在这里插入图片描述

    1.理想导体边界(Perfect E)

    在这里插入图片描述

    • 一种理想电导体或简称为理想导体边界条件,这种边界条件的电场垂直于表面;有两种边界条件被自动设为理想导体边界条件
    • 任何与背景相关联的物体表面将被自动定义为理想导体边界,并命名为outer边界
    • 材料设为PEC(理想电导体)的物体表面被自动定义为理想导体边界,并命名为smental

    2. 理想磁边界/自然边界(Perfect H/Natural)

    在这里插入图片描述

    • 一种理想的磁边界,这种边界条件上的电场方向与表面相切,磁场与表面垂直
    • 真实世界中不存在理想的磁边界,它只是理论上的约束条件
    • 当理想导体边界和理想磁边界出现交叠时,理想磁边界也被称为自然边界
    • 背景设置成Perfect H边界条件,可以模拟开放的自由空间
    • 在理想导体边界上叠加理想磁边界将去掉理想导体边界的特性,相当于在理想导体表面开个口,允许电场穿过

    3. 有限导体边界(Finite Conductivity)

    在这里插入图片描述

    • 有耗导体/非理想导体边界条件,电场垂直于物体表面
    • 有限导体边界只在良导体模型下有效,即给定的频率范围内,导体的厚度远远大于趋肤深度

    4. 辐射边界(Radiation)

    • 也称为吸收边界,用于模拟开放的自由空间,模拟波辐射到空间的无限远处的情况,常用于天线问题的分析
    • 当结构中包含辐射边界条件时,HFSS会自动计算结构的远区场
    • Perfect H边界条件也可以模拟开放空间,但该边界条件不计算远区场
    • 辐射边界条件是自由空间的近似,这种近似的精确程度取决于波的传播方向和辐射边界的角度,以及辐射源和边界之间的距离(辐射边界在各个方向上的距离辐射体一般不小于1/4波长)

    5. 对称边界(Symmetry)

    在这里插入图片描述

    • 对称平面必须暴露在背景中
    • 对称面必须定义在平面表面上,不能定义在曲面
    • 在一个问题上最多只能定义三个正交对称面
    • 若电场垂直于对称面且对称,使用理想电壁对称面
    • 若磁场垂直于对称面且对称,使用理想磁壁对称面

    阻抗乘法器:

    • 理想电壁对称面将结构分成两部分时,电压和能量只有一半被计算,由Zpu=U*U/P得出阻抗为真实值的一半,所以要定义2倍的阻抗乘法器
    • 理想磁壁对称面将结构分成两部分时,能量只有一半被计算,由Zpu=U*U/P得出阻抗为真实值的2倍,所以要定义0.5倍的阻抗乘法器
    • 在设置对称边界的弹出窗口中单击“Impedance Multiplier…”即可设置阻抗乘法器的值
      在这里插入图片描述

    6. 阻抗边界(Impedance)

    • 用于模拟已知阻抗的边界表面,如薄膜电阻表面;表面的阻抗Zs=Ps+jXs,其中Rs是以Ω/Square为单位的电阻,Xs是以Ω/Square为单位的电抗
    • 阻抗的计算:在这里插入图片描述

    7. 集总RLC边界(Lumped RLC)

    • 类似于阻抗边界条件,利用用户提供的R、L、C值计算出以Ω/Square为单位的阻抗值
    • 与阻抗边界不同的是,集总RLC边界不需要提供以Ω/Square为单位的电阻和电抗,给出PLC的真实值即可
      在这里插入图片描述

    8. 分层阻抗边界条件(Lumped RLC)

    • 用多层结构将物体表面模拟为一个阻抗表面,效果与阻抗边界相同
    • 与阻抗边界条件不同的是,HFSS是根据输入的分层结构数据和表面粗糙度来计算表面电阻和表面电抗
    • 分层阻抗边界条件不支持快速扫频

    9. 无限地平面(Infinite Ground Plane)

    • 将有限大的边界表面模拟成无限大地平面作用,设置无限大平面边界后,在后处理中会影响近区、远区辐射场的计算
    • 无限大平面边界的设置:在设置理想导体边界、有限导体边界或阻抗边界时选中“Infinite Ground Plane”
    • 无限大地平面必须暴露在背景上
    • 无限大地平面必须定义在平面上
    • 无限大地平面和对称面的总数不超过3个
    • 所以无限大地平面和对称面必须互相垂直

    10.主从边界(Master and slave)

    • 也称为关联边界条件,用于模拟平面周期结构表面:如阵列天线结构
    • 主从边界包括主边界(Master)和从边界(Slave),成对出现,且两边界表面形状、大小和方向必须完全相同,表面上的电场存在一定的相位差(周期性结构相邻单元之间存在的相位差)
      在这里插入图片描述

    11. 理想匹配层(PML)

    • 完全吸收入射电磁波的假想的各向异性材料边界
    • 两种典型的应用:一是用于外场问题中的只有空间截断,二是用于导波问题中的吸收负载
    • 对于导波的吸收负载,理想匹配层模拟导波结构均匀地延伸到无穷远处
    • 对于自由空间截断情况,PML的作用类似于辐射边界条件,能够完全吸收入射的电磁波;和辐射边界相比,PML计算结果更精确,同时PML表面可以距离辐射体更近(1/10波长即可),但是设置较为复杂
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  • 边界条件定义了求解区域的边界以及不同物体交界处的电磁场特性,是求解麦克斯韦方程的基础。 只有在假定场矢量是单值、有界、并且沿空间连续分布的前提下,微分形式的麦克斯韦方程组才是有效的;而在求解区域的...

    在电磁场理论学习中我们知道,电磁场问题的求解都归结于麦克斯韦(Maxwell)方程组的求解,在HFSS中波动方程的求解同样是由微分形式的麦克斯韦方程推导出来的。而边界条件定义了求解区域的边界以及不同物体交界处的电磁场特性,是求解麦克斯韦方程的基础。

    只有在假定场矢量是单值、有界、并且沿空间连续分布的前提下,微分形式的麦克斯韦方程组才是有效的;而在求解区域的边界,不同介质的交界处和场源处,场矢量是不连续的,那么场的导数也就失去了意义

    边界条件就是定义跨越不连续边界处的电磁场特性,因此,正确地理解、定义并设置边界条件,是正确使用HFSS仿真分析电磁场特性的前提。

    使用HFSS时,开发者应该时刻意识到,边界条件确定场。正确地使用边界条件是HFSS能够仿真分析出准确结果的前提

    边界条件的类型:

    图1

    Perfect E(理想边界条件):

    电场矢量垂直于物体表面;

    Perfect H/Natural (理想磁边界/自然边界):

    电场矢量与物体表面相切,磁场矢量与物体表面相垂直;

    Finite Conductivity (有限导体边界):

    用来把物体表面定义为有耗导体,它是非理想的导体边界条件;

    电场存在切向分量,用于模拟表面的损耗;

    Radiation (辐射边界):

    吸收边界条件;在HFSS分析辐射问题时用于模拟开放的自由空间,通常用于天线的分析;

    Symmetry (对称边界):

    用来模拟理想电壁对称面,或理想磁壁对称面;

    在HFSS中应用对称边界条件可以沿着对称面将一分为二,在建模是,只需要创建集合模型的一部分,这样就可以减小集合模型的尺寸和设计的复杂性,从而有效地缩短问题求解的时间;

    Impedance (阻抗边界):

    用于模拟已知阻抗值的电阻抗表面,例如薄膜电阻的表面;

    Lumped RLC (集总RLC边界):

    类似于阻抗边界条件,利用用户提供的RLC值计算表面电阻的阻抗值;

    Layered Impedance(分层阻抗边界条件):

    用多层结构模拟成阻抗表面,效果与阻抗边界相似;

    Infinite Ground Plane (无限大地平面):

    将有限大的边界表面设置成无限大的地平面通常需要设置无限地平面边界,在理想导体边界条件,阻抗边界条件和有限导体边界条件的设置对话框中都有设置无限地平面的项;

    Master and slave (主从边界)LBC:

    关联边界条件;主要用于模拟平面周期性结构表面,例如阵列天线,主从边界主要存在主边界和从边界;二者总是成对出现的,而且两者的大小和形状以及方向都要完全相同;

    PML (理想匹配层):

    能够完全吸收入射电磁波的假想各项异性材料边界条件;一是用于外差问题的自由空间截断,二是用于导波问题的吸收负载。

    HFSS的激励类型:

    HFSS中,激励是一种定义在三维物体表面或二维物体上的激励源,这种激励源可以是电磁波激励、电压源或者电流源。激励端口是一种允许能量进入或流出几何结构的特殊边界条件类型。

    图2

    波端口(Wave Port):

    HFSS中常用的激励方式;可用于计算S参数

    集总端口(Lumped Port):

    HFSS中常用的激励方式;可用于计算S参数

    Floquet端口(Floquet Port):

    通常与主从边界条件一起使用,用于平面周期性结构分析。可用于计算S参数

    Incident Wave:

    入射波激励,主要使用入射过来的电磁波作为激励源,主要雷达反射截面的分析。可用于计算S参数

    Voltage:

    理想的电压源作为激励源;不可用于计算S参数

    Current:

    理想的电流源作为激励源;不可用于计算S参数

    Magnetic Bias:

    主要用于铁氧体材料的分析;不可用于计算S参数

    波端口校准:

    默认情况下,所有三维物体和背景之间的接触面都是理想的导体边界,没有能量可以进入;波端口设置在背景面上,用作模型的激励源并提供一个能量进入/流出的端口;

    HFSS软件设定入射到端口上的每个模式的平均功率为1W.求解时,首先将端口1被1W的信号源激励,其他端口设置为0W;在该解产生后,端口2被1W的信号源激励,其他端口设置为0W,如此循环,最后的解时所有的解的叠加。

    波端口一般是设置在背景平面上,不允许端口平面弯曲。

    确定场的方向,设置电压积分路径。

    积分校准线:对于模式驱动,波端口使用积分校准线,积分校准线具有以下作用:

    1. 作为在端口对电场进行积分计算电压的积分路径,HFSS利用计算出的电压计算波端口的特性阻抗;
    2. 定义每个波端口上场的正方向L对于任何一个波端口,wt=0时的场至少有两个方向,通过校准线来确定一个正方向;如果同一端口如果场存在两个以上可能方向,如圆端口,这时使用极化电场的选项。

    对于有多个模式问题的求解,在定义波端口时每个模式都需要设置一个积分校准线。

    端口尺寸估算:

    波端口的边界默认的边界条件是理想导体边界;

    对于波导或同轴线这类横截面比合的器件,端口界面四周都是导体,波端口直接定义在其终端横截面即可。

    对于微带线、带状线、共面波导等开放或半开放结构的传输线,电磁场并不完全束缚在导体和参考地之间,部分电磁能量会辐射到传输线四周的空气和介质中,此时设置的波端口需要有足够大的尺寸,以避免电场耦合到波端口边缘上,影响传输线的特性,进而影响到计算的准确性。

    根据工程实践经验,给出如图3所示的微带线、带状线、槽线和共面波导此类开放或半开放结构的传输线在设置波端口激励时端口的大致尺寸。

    图3

     

     

     

     

     

     

     

     

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  • 实现三次样条插值,给定从Xo到Xn的点,再给定边界条件,运用数学方法求出该三次样条函数。其中,边界条件有两种,第一种:给定边界的一阶导数;第二种:给定边界的二阶导数。 二:实验工具 MATLAB 三.实验思路 实验...

    一.实验内容
    实现三次样条插值,给定从Xo到Xn的点,再给定边界条件,运用数学方法求出该三次样条函数。其中,边界条件有两种,第一种:给定边界的一阶导数;第二种:给定边界的二阶导数。
    二:实验工具
    MATLAB
    三.实验思路
    实验的开头,用load()函数输入数据点,这样做的目的是使输入数据方便快捷,load()函数从MATLAB文件所在地方读取data.txt文件,分别将x和y存在两个列向量中,其中,当我们往data.txt文件中输入数据时,注意X在前Y在后,且二者中间隔一个空格,另外,两个相邻的数据之间用回车键分割,还要注意数据对齐,以免引起不必要的麻烦。
    实验多采用for循环来分别计算hi, di, f[xi,xi+1](代码中以g(i)表示)等等然后分别将各数存在列向量中,以便后面使用
    采用对话框的方式,输出用户可以选择的作为输入的边界条件,然后用switch语句,分别操作。
    具体算函数的形式还有矩阵的形式时,参考课本的推到过程:

    四.实验代码
    a=load(“data.txt”)
    x = a(:,1);
    y = a(:,2);
    n=input(‘输入n:’);
    A=zeros(n+1,n+1);
    for i=1:n+1
    A(i,i)=2;
    end%定义矩阵A对角线上的元素
    for i=1:n
    h(i)=x(i+1)-x(i);
    end%定义hi,因MATLAB中不存在以0为下标,因此存储1到n的h
    for i=2:n
    v(i)=h(i)/(h(i-1)+h(i));
    end
    for i=2:n
    u(i)=h(i-1)/(h(i-1)+h(i));
    end
    for i=1:n
    g(i)=(y(i+1)-y(i))/(x(i+1)-x(i));
    end%定义各一阶差商
    for i=2:n
    d(i)=(6*(g(i)-g(i-1)))/(h(i-1)+h(i));
    end%定义di
    for i=2:n
    k(i)=d(i);
    end
    for i=2:n
    A(i,i+1)=v(i);
    A(i,i-1)=u(i);
    end
    fprintf(‘1:已知X0和Xn处的一阶导数\n2:已知X0和Xn处的二阶倒数\n’)
    sel=input(‘根据以上信息输入边界条件类型’);
    switch sel
    case 2
    f0__=input('输入X0处的二阶倒数 ‘);
    fn__=input(‘输入Xn处的二阶倒数’);
    v(1)=0;
    A(1,2)=v(1);
    u(n+1)=0;
    A(n+1,n)=u(n+1);
    k(1)=2f0__;
    k(n+1)=2
    fn__;
    case 1
    f0_=input(‘ 输入X0处的一阶倒数’);
    fn_=input(‘输入Xn处的一阶倒数’);
    v(1)=1;
    A(1,2)=v(1);
    k(1)=(6*(g(1)-f0_))/h(1);
    u(n+1)=1;
    A(n+1,n)=u(n+1);
    k(n+1)=(6*(fn_-g(n)))/h(n);
    end

    for i=1:n+1
    B(i,1)=k(i)
    end
    fprintf(‘解得M分别为:’)
    M=A\B

    for i=1:n
    fprintf('当%f≤x≤%f时,函数的表达式为: ',x(1),x(2));

    syms X
    syms Y
    X=x(i):0.01:x(i+1);
    

    a1=M(i)/(6h(i));
    a2=M(i+1)/(6
    h(i));
    b1=(y(i)-M(i)*h(i)h(i)/6)/h(i);
    b2=(y(i+1)-M(i+1)h(i)h(i)/6)/h(i);
    fprintf(‘S(x)=%f(%f-X)3+%f(X-%f)3+%f(%f-X)+%f(X-%f)’,a1,x(i+1),a2,x(i),b1,x(i+1),x(i));
    Y=a1.
    (x(i+1)-X).3+a2.*(X-x(i)).3+b1.
    (x(i+1)-X)+b2.
    (X-x(i))
    plot(X,Y)
    hold on
    end
    hold off
    五.实验结果:
    ①以课本课后习题20为例:
    第一问:
    a =

    0.2500    0.5000
    0.3000    0.5477
    0.3900    0.6245
    0.4500    0.6708
    0.5300    0.7280
    

    输入n:4

    1:已知X0和Xn处的一阶倒数
    2:已知X0和Xn处的二阶倒数

    根据以上信息输入边界条件类型:1
    输入X0处的一阶倒数1
    输入Xn处的一阶倒数0.6868
    解得M分别为:
    M =
    -2.0286
    -1.4627
    -1.0333
    -0.8058
    -0.6546

    当0.250000≤x≤0.300000时,函数的表达式为: S(x)=-6.762098(0.300000-X)3±4.875803(X-0.250000)3+10.016905(0.300000-X)+0.250000(X-
    Y =
    0.5000 0.5099 0.5196 0.5291 0.5385 0.5477
    当0.300000≤x≤0.390000时,函数的表达式为: S(x)=-2.708780(0.390000-X)3±1.913602(X-0.300000)3+6.107497(0.390000-X)+0.300000(X-
    Y =
    0.5477 0.5568 0.5657 0.5744 0.5831 0.5916 0.6000 0.6083 0.6164 0.6245
    当0.390000≤x≤0.450000时,函数的表达式为: S(x)=-2.870403(0.450000-X)3±2.238418(X-0.390000)3+10.418667(0.450000-X)+0.390000(X-
    Y =
    0.6245 0.6325 0.6403 0.6481 0.6557 0.6633 0.6708
    当0.450000≤x≤0.530000时,函数的表达式为: S(x)=-1.678813(0.530000-X)3±1.363718(X-0.450000)3+8.395744(0.530000-X)+0.450000(X-
    Y =
    0.6708 0.6782 0.6855 0.6928 0.7000 0.7071 0.7141 0.7211 0.7280

    在这里插入图片描述

    第二问:
    a =

    0.2500    0.5000
    0.3000    0.5477
    0.3900    0.6245
    0.4500    0.6708
    0.5300    0.7280
    

    输入n:4
    1:已知X0和Xn处的一阶倒数
    2:已知X0和Xn处的二阶倒数
    3:f(x)是以Xn-X0为周期的周期函数

    根据以上信息输入边界条件类型:2
    输入X0处的二阶倒数0
    输入Xn处的二阶倒数0
    解得M分别为:
    M =

         0
    

    -1.8795
    -0.8636
    -1.0292
    0

    当0.250000≤x≤0.300000时,函数的表达式为: S(x)=0.000000(0.300000-X)3±6.265165(X-0.250000)3+10.000000(0.300000-X)+0.250000(X-
    Y =

    0.5000    0.5097    0.5193    0.5289    0.5384    0.5477
    

    当0.300000≤x≤0.390000时,函数的表达式为: S(x)=-3.480647(0.390000-X)3±1.599303(X-0.300000)3+6.113749(0.390000-X)+0.300000(X-
    Y =

    0.5477    0.5568    0.5658    0.5746    0.5832    0.5917    0.6001    0.6083    0.6165    0.6245
    

    当0.390000≤x≤0.450000时,函数的表达式为: S(x)=-2.398955(0.450000-X)3±2.858954(X-0.390000)3+10.416970(0.450000-X)+0.390000(X-
    Y =

    0.6245    0.6324    0.6403    0.6481    0.6557    0.6633    0.6708
    

    当0.450000≤x≤0.530000时,函数的表达式为: S(x)=-2.144216(0.530000-X)3+0.000000(X-0.450000)3+8.398723(0.530000-X)+0.450000(X-
    Y =

    0.6708    0.6782    0.6855    0.6927    0.6998    0.7069    0.7140    0.7210    0.7280
    

    在这里插入图片描述

    ②以课本44页例7为例:

    test3

    a =

    27.7000 4.1000
    28.0000 4.3000
    29.0000 4.1000
    30.0000 3.0000

    输入n:3
    1:已知X0和Xn处的一阶倒数
    2:已知X0和Xn处的二阶倒数
    3:f(x)是以Xn-X0为周期的周期函数

    根据以上信息输入边界条件类型:1
    输入X0处的一阶倒数3
    输入Xn处的一阶倒数-4
    解得M分别为:
    M =

    -23.5314
    0.3960
    0.8297
    -9.1149

    当27.700000≤x≤28.000000时,函数的表达式为: S(x)=-13.072974(28.000000-X)3+0.220022(X-27.700000)3+14.843234(28.000000-X)+27.700000(X-
    Y =

    列 1 至 13

    4.1000    4.1288    4.1554    4.1798    4.2020    4.2222    4.2405    4.2569    4.2715    4.2844    4.2956    4.3053    4.3135
    

    列 14 至 26

    4.3204    4.3259    4.3301    4.3332    4.3353    4.3363    4.3364    4.3357    4.3342    4.3321    4.3293    4.3261    4.3223
    

    列 27 至 31

    4.3183    4.3139    4.3094    4.3047    4.3000
    

    当28.000000≤x≤29.000000时,函数的表达式为: S(x)=0.066007(29.000000-X)3+0.138284(X-28.000000)3+4.233993(29.000000-X)+28.000000(X-
    Y =

    列 1 至 13

    4.3000    4.2953    4.2907    4.2861    4.2815    4.2770    4.2725    4.2681    4.2637    4.2593    4.2550    4.2508    4.2465
    

    列 14 至 26

    4.2424    4.2382    4.2342    4.2301    4.2261    4.2222    4.2183    4.2144    4.2106    4.2069    4.2032    4.1995    4.1959
    

    列 27 至 39

    4.1924    4.1889    4.1854    4.1820    4.1787    4.1754    4.1722    4.1690    4.1658    4.1628    4.1597    4.1568    4.1538
    

    列 40 至 52

    4.1510    4.1482    4.1454    4.1428    4.1401    4.1376    4.1351    4.1326    4.1302    4.1279    4.1256    4.1234    4.1212
    

    列 53 至 65

    4.1192    4.1171    4.1152    4.1133    4.1114    4.1097    4.1079    4.1063    4.1047    4.1032    4.1018    4.1004    4.0991
    

    列 66 至 78

    4.0978    4.0966    4.0955    4.0945    4.0935    4.0926    4.0918    4.0910    4.0903    4.0897    4.0892    4.0887    4.0883
    

    列 79 至 91

    4.0879    4.0877    4.0875    4.0874    4.0874    4.0874    4.0875    4.0877    4.0880    4.0883    4.0887    4.0892    4.0898
    

    列 92 至 101

    4.0905    4.0912    4.0920    4.0929    4.0939    4.0950    4.0961    4.0973    4.0986    4.1000
    

    当29.000000≤x≤30.000000时,函数的表达式为: S(x)=0.138284(30.000000-X)3±1.519142(X-29.000000)3+3.961716(30.000000-X)+29.000000(X-
    Y =

    列 1 至 13

    4.1000    4.1015    4.1030    4.1046    4.1063    4.1080    4.1097    4.1114    4.1132    4.1150    4.1167    4.1185    4.1202
    

    列 14 至 26

    4.1219    4.1235    4.1251    4.1266    4.1281    4.1294    4.1307    4.1318    4.1329    4.1338    4.1346    4.1352    4.1357
    

    列 27 至 39

    4.1360    4.1361    4.1361    4.1358    4.1354    4.1347    4.1338    4.1327    4.1313    4.1297    4.1278    4.1256    4.1231
    

    列 40 至 52

    4.1204    4.1173    4.1140    4.1103    4.1062    4.1019    4.0971    4.0920    4.0866    4.0807    4.0745    4.0678    4.0608
    

    列 53 至 65

    4.0533    4.0453    4.0370    4.0282    4.0189    4.0091    3.9989    3.9881    3.9769    3.9651    3.9529    3.9400    3.9267
    

    列 66 至 78

    3.9128    3.8983    3.8833    3.8676    3.8514    3.8346    3.8171    3.7991    3.7804    3.7610    3.7411    3.7204    3.6991
    

    列 79 至 91

    3.6771    3.6544    3.6310    3.6068    3.5820    3.5564    3.5301    3.5031    3.4752    3.4466    3.4172    3.3871    3.3561
    

    列 92 至 101

    3.3243    3.2917    3.2582    3.2240    3.1888    3.1528    3.1159    3.0782    3.0395    3.0000
    

    在这里插入图片描述
    我的data.txt的内容是:
    27.7 4.1
    28.0 4.3
    29.0 4.1
    30.0 3.0(这是第二个问题的数据)

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    各种机构趋向于频繁的改变他们自身的结构。对面向服务和全球化的日益重视加强了这种趋势。结果,世界上大部分的组织都准备好迎接以独立、自治的服务供应商和服务消费者为特点的、以
    网络为中心的商务结构。现有的部分商业流程将被外包给外部的合作伙伴,同时组织的各个部分和业务单位被转型为服务供应商。这些服务供应商不再仅仅只关注机构的内部,而且同样会在外部市场中寻求一席之地。 
    

      所有的一切都朝着随需应变(on-demand)的商业模式发展,在这种模式下,服务供应商对来自于外部环境的刺激——事件——做出反应。为了在一个充满竞争的市场中胜出,他们需要一种高层次的自治性,包括能够自由的选择合适的支持系统。分离程度的扩大能够产生出对于敏捷性的需求,当组织的构成不断变化时候,在服务之间的松耦合能够支持业务的连续的、不受阻碍的发展。

      为了达到“真正的”敏捷性,支撑的应用系统必须做到对于机构的各种改变不可知,这些变化包括变化的责任和角色,外包或者内包,部门的拆分或者加强等等此类的重组。此外,业务流程适应机构变化的敏捷性必须不会受到支持它们的IT系统的限制。所有这些要求都可以用松耦合来满足。降低耦合的服务更容易在不干扰现有IT支持系统连续性的基础上,改造组织的结构。这就是所谓的机构敏捷性的基础。

      应用搭建上的灵活性可以通过在定义良好的功能边界内使用共享的服务来完成。基于标准的技术对于敏捷性做出贡献,主要是能够解决对应用快速交付市场的担心(只要这些标准已经成熟并且采用了合适的工具)。敏捷性紧紧依赖于为了重新设计商务流程而对应用进行重构增加敏捷性的能力。最终的结果是降低的IT成本和更快的项目交付周期。

      EDA和SOA都承诺能够增加整个机构层面上的敏捷性,但是两者采用不同的方式来做到。

      EDA和SOA的关系

      虽然EDA和SOA拥有共同的目标,我们如何知道何时使用事件驱动或面向服务的方法呢?那么让我们仔细想想在什么情况下,这两者种构架方式是最合适的。

      和传统的分布式架构不同,EDA并不提倡同步的、命令-控制的消息交换模式。相反,它采用了基于异步的、发布-订阅模式,在这种方式下,发布者完全不知道订阅者的存在,反之亦然。服务的松耦合就意味他们只共享消息的语义。

      假如你试图做到商业流程中各个步骤之间的独立性,那么EDA可以提供巨大的好处,尤其在联合的、自治的处理环境中。EDA被公认合适处理以下的情况:

    •   流程链中各个层之间的水平通讯
    •   需要跨越公认的功能单位边界的流程(包括内部和外部的边界)
    •   需要跨越物理单位界限的流程

      然而,当试图利用商务流程中的内聚性的情况下,SOA则可以提供巨大的好处。它可以适用于以下的一些情况:

    •   功能分解之后上下等级之间的垂直交互
    •   功能上属于请求-应答类型的流程,比如人机对话的时候,用户等待应答
    •   具有交易特点的、具有提交及回退性质的流程

      类似于EDA,SOA被经常通过消息框架来实现,该消息框架同样是利用异步消息模式来实现的请求-应答通讯。通过将请求的发行者和应答的消费者分离,同样将请求的消费者和应答的发行者分离,让系统的松耦合。但是,由于存在着一种普遍的误解,认为采用SOA就意味着使用Web Service所采用的那种(紧耦合的)RPC类型的架构,因此很多SOA实现采用了传统的、根生蒂固的同步交换模式。

      为了建立一个SOA和EDA和谐共处的环境,有必要进行一些前期的分析。一个具有建设意义的准备步骤如下:

    •   1. 为商业需求建立一定粒度级别的功能模型,该粒度级别能够满足预期的自治性
    •   2. 勾画出该应用的地形图以便识别出受到影响的系统
    •   3. 将应用的地形图映射到对应的商业功能模型
    •   4. 鉴别出那些跨越功能边界的应用,它们是潜在的“敏捷性瓶颈”(对于那些需要跨越机构的外部边界的应用请给予较高的优先级)

      其中第4步是在下面的章节中将会进一步讨论的解耦合服务边界(decoupled service boundaries)的基础。当我们寻找系统中的某些位置,在这些位置上EDA的发布-订阅模式可以作为连接这些边界、同时允许各个边界保持自己解耦合的状态的一种方式的时候,这些跨越边界的通讯正是我们感兴趣。

      完成这样一个简单的流程,可以为引入一定程度的松耦合奠定基础,同时确定一个好的开始点,将这张技术地形图改进成兼俱SOA和EDA优点的、现代的、灵活的、可适应的环境。

     

      松耦合和“解耦合点”

      松耦合意味着独立。简单的说,松耦合的服务对彼此的依赖要比紧耦合的服务小。这个规则同样适合于功能和数据。当某个服务相关的数据被仅仅局限在该服务的功能边界内的时候,服务之间的耦合度就会增加(拉紧)。这种设计方法会增加服务之间为了访问被孤立的数据而形成对彼此依赖的概率。当以数据复制、避免保证数据传输和语义一致性的共享层之外的其他层共享等机制实现的数据冗余被允许的情况下,服务之间的耦合程度会降低(松开)。

      保证跨越解耦合边界的数据冗余让松耦合更加强健。EDA适合这种情况,由于它支持在冗余环境中的数据的自动一致性。

      当使用SOA和EDA的时候,找到“解耦合点”通常被证明很多帮助。这是通过寻找某些经常同时出现的商业流程部分,这些部分你可以确认它们会一起出现在任何一个组织单位中(具有强烈的内聚性和原子类型的业务功能)。它们就是“解耦合点”。这样,商业流程的功能构成会变得清楚。在各个业务功能之间的边界就是解耦合点。如果原子交易跨越了解耦合边界,那么回滚交易就需要在这些解耦合点实现。


    图1:如何安排事件来跨越解耦合服务的边界

      图1阐明了SOA和EDA之间一种可能的关系。在顶上的圆圈表示连接单个松耦合系统的解耦合点(事件)。无论在这些解耦合点上的服务是连接还是断开,都不会影响被连接的系统。不同域之间的所有的数据交换都发生在这些点,而不是在底下的层次。

      在一个可重用的域(在图1位于底层)中,EDA的粒度可以进一步精细。EDA的粒度越精细,系统的灵活性也就好,尽管可重用的域也就越小。

      假如在解耦合点使用基于SOAP的Web Service的技术,同时结合通用的基础架构(例如企业服务总线,enterprise service bus),那么和其他异构系统系统的连接将会变得很容易,包括SOAP包装的遗留系统,商业现货供应软件(COTS),ERP系统和外部系统的网关等(如图2所示)。


    图2:服务不再被直接耦合,而是通过由事件表示的解耦合点来连接

      当谈到EDA和SOA,为了松耦合而奋斗——也可以说是为了灵活性和敏捷性——从所有的粒度级别来讲,都不失为一个好主意。当然,松耦合必须在现实的条件下慢慢实现,尤其是考虑到运行效率的时候。

      ESB的注意事项和全局数据空间

      如今使用Web Service技术实现EDA的时候,需要一个额外的、能够处理SOAP的消息队列基础框架。之所以需要这个消息队列并不是由于SOA实现是通过Web Service的原因,考虑到最本质的SOA只需要在已有的网络基础(比如HTTP层)上通过Web Service就可以实现。

      当前的企业服务总线(ESB)构架提供了一种可以将消息队列和Web Service技术结合起来的途径。这就是为什么ESB非常合适于各种基于EDA和SOA的解决方案的原因。

      另外还需要关注目前出现的几个和EDA和SOA都相关的关键的Web Service标准。其中最有希望被通过的标准包括WS-Eventing, WS-Notification, WS-MetadataExchange, WS-ReliableMessaging, WS-Security和 WS-CDL。一旦它们得到广泛的支持,并且和其他刚刚出现的能够处理SOAP的基础组件相结合,那么自然,它们会提供很多ESB的功能,目前来说这些功能只能由ESB的供应商的产品提供。

      从EDA的角度来说,ESB非常适合用作容纳已发布的商业事件的容器,因为它允许让这些事件被广泛的用于订阅。结果,ESB可以被放入到整个企业的全局数据空间中,让所有的应用都能够一致的访问到事件信息,无论它们的位置,时间和后端使用技术(图3演示了这一情况)。


    图3:利用ESB实现的全局数据空间

      ESB不必依赖于某家公司的产品。在一个联合公司当中,多条服务总线产品可以结合起来提供ESB的服务,这就允许区域的自治。图4就演示了一个企业范围内的服务总线是如何通过运行多个域而成为整个组织的全局数据空间。使用Web Service的技术能够让跨越多个供应商产品的消息传播变得容易实现。


    图4:通过组合ESB形成的联合ESB结构

      BPEL的注意事项

      同样,研究如何在商务流程管理(BPM)和商务流程处理语言(BPEL)的环境中实现SOA和EDA也是非常重要的。目前阶段下,BPEL的实现都是集中在命令-控制模型上——基本上服务的控制和组合都是通过类似面向过程的语法来定义的,这需要一个BPEL的执行引擎。

      BPEL的使用不会对SOA造成任何的问题,因为它可以构建出一个服务组合的父层次,这个父层次完全抽象了商务流程逻辑。当然,任何一个商务流程并不限于这个层,因为BPEL允许一个流程可以使用服务来进一步封装,或者由其他的服务流程组合而成。

      但是,BPEL并不是为EDA量身而造的。从本质来说,更加适合EDA的模型应该是声明性的,而非过程性的。这个模型可以让设计者通过点击的机制就可以将事件和发布者和订阅者联系起来。执行环境的实现应该独立于控制引擎,同时基于上面谈到的Web Service标准。即使一些平台正在朝着这个目标发展,但是目前我们还需要依赖于JMS的SOAP或者其他由ESB产品所提供的基于SOAP替代方案来实现。

      结合EDA和SOA

      将SOA和EDA结合过程中最大的挑战在于改变方案设计者们的思想。一些和EDA相关的新的理念,比如有目的的数据冗余和显式的使用事件,只有在被充分的理解之后,才可能被恰当的使用。

      比如,发布-订阅模式背后的动态性以及它与请求-应答模式之间的对立性,都需要被服务设计者和软件构架师理解清楚。只有这样,他们才能够在整体架构中寻找到机会,将EDA和SOA结合到复杂的消息交换模式中。这可能没有说起来那么容易,因为对于决大部分项目组来说,异步消息并不是一个被广泛接受的设计方式。

      虽然发布-订阅模式并不是新创造的,但是对于那些只通过调用堆栈的方式思考问题的人来说,它还是相当陌生的。让我们据个例子,将记录写到批处理文件或数据库中,类似于发布消息。从文件中读取记录则类似于消费了订阅的主题。这些都是异步设计的实例。

      结论

      商业的事件机制提供了一种强大的方式连接起过去彼此孤立的环境,并且驱使服务的交互更加互动。如果EDA所代表的消息模式能够得到被清楚的认识的话,EDA的所提供的功能可以被更加有效的利用。如果事件驱动的设计方法被得到合理的使用,它将使得服务之间的通讯更加畅通,并且加强服务的质量。

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空空如也

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