پارامترهای اندازه برای مش بندی چهار وجهی آزاد در COMSOL Multiphysics

مش بندی یک هندسه بخشی ضروری از فرآیند شبیه سازی است و می تواند برای به دست آوردن بهترین نتایج در سریع ترین روش بسیار مهم باشد. با این حال، هیچ کس نمی‌خواهد در یافتن مشخصات دقیق مش خود دچار مشکل شود. برای کمک به مقابله با این مشکل، COMSOL Multiphysics دارای ۹ مجموعه پارامتر اندازه داخلی هنگام مش بندی است. در اینجا، ما پارامترهای اندازه برای مش بندی چهار وجهی آزاد را مورد بحث قرار خواهیم داد. مش بندی جاروب شده با عناصر منشوری و هگزا و انواع دیگر، در پست های بعدی پوشش داده خواهد شد.

معرفی پارامترهای اندازه

مجموعه پارامترهای داخلی از «بسیار خوب» تا «بسیار درشت» با «عادی» که درست در وسط قرار دارد، متغیر است. این مجموعه پارامترها برای هر هندسه بر اساس قوانینی تعیین می‌شوند که برای سهولت استفاده در نرم‌افزار COMSOL کدگذاری شده‌اند و توسط ما برای تولید مش‌های با کیفیت بالا برای اکثر هندسه‌ها و برنامه‌ها آزمایش شده‌اند. البته، مانند همه چیز در COMSOL Multiphysics، پارامترهای شامل مجموعه‌های از پیش تعریف‌شده را می‌توان زمانی که منابع کامپیوتری محدود، پیچیدگی هندسه یا برنامه‌های فیزیک به آن نیاز دارد، تغییر داد.

بیایید با استفاده از یک چهارم قطعه پیستون موتور به عنوان هندسه، به پارامترهای مختلف اندازه و نحوه تغییر آنها برای نیازهای خاص خود نگاهی بیندازیم.

مدلی از بخش یک چهارم هندسه پیستون پس از اضافه شدن مش از پیش تعریف شده عادی

بخش یک چهارم هندسه پیستون (سمت چپ) و همان هندسه پس از افزودن یک مش از پیش تعریف شده عادی در COMSOL Multiphysics (راست).

کار با پارامترهای مش

هنگام ایجاد یک مدل در COMSOL Multiphysics، مش همیشه روی یک مش کنترل شده توسط Physics با اندازه عنصر عادی قرار می گیرد. ما به راحتی می توانیم از این یا هر یک از مجموعه پارامترهای از پیش تعریف شده دیگر به عنوان نقطه شروع در هنگام تغییر پارامترهای فردی استفاده کنیم. اندازه‌های عناصر از پیش تعریف‌شده صرفاً مجموعه‌ای از پارامترها، به طور دقیق پنج پارامتر هستند که برای اصلاح در دسترس هستند:

حداکثر اندازه عنصر – میزان بزرگی هر عنصر مش را محدود می کند (مقدار کمتر => مش ریزتر)
حداقل اندازه عنصر – کوچک بودن هر عنصر مش را محدود می کند (مقدار کمتر => مش ریزتر)
حداکثر سرعت رشد عنصر – تفاوت اندازه دو عنصر مش مجاور را محدود می کند (مقدار کمتر => مش ریزتر)
ضریب انحنا – میزان بزرگی یک عنصر مش را در امتداد یک مرز منحنی محدود می کند (مقدار کمتر => مش ریزتر)
وضوح نواحی باریک – تعداد لایه‌های عناصر مش را در مناطق باریک کنترل می‌کند (مقدار بالاتر => مش ریزتر)

تنظیم یک یا چند مورد از این پارامترها به شما این امکان را می دهد که یک مش سفارشی، مخصوص نیازهای خود بسازید. در مورد هندسه فوق، مجموعه پارامتر اندازه عنصر عادی برای بخش عمده هندسه رضایت بخش است، اما منجر به ایجاد عناصر بسیار بزرگ برای فیله ها و اریب اطراف سوراخ می شود.

بیایید همچنین فرض کنیم که یک توری ظریف از نظر محاسباتی بسیار زیاد است. بنابراین، با شروع از یک مش معمولی ، تعدادی از پارامترها را اصلاح می کنیم. کاهش حداقل اندازه عنصر و ضریب انحنا ، و افزایش وضوح نواحی باریک ، امکان تفکیک بهتر فیله ها و مخروط اطراف سوراخ را فراهم می کند. ما همچنین می‌توانیم حداکثر نرخ رشد عنصر را افزایش دهیم تا امکان وجود عناصر بزرگ‌تر در بخش عمده‌ای از اجزا وجود داشته باشد.

اما پس از این همه تغییرات چگونه متوجه شویم که کیفیت مش هنوز به اندازه کافی برای نیازهای ما خوب است؟

مقایسه آمار مش

پس از ساختن یک مش، با کلیک راست بر روی گره Mesh 1 و انتخاب Statistics ، گزارش مفصلی از عناصر مش ظاهر می شود (سه مورد از آنها در زیر نشان داده شده است). در حالی که برنامه‌های مختلفی وجود دارند که به کیفیت‌های مش متفاوتی نیاز دارند، اما آمار کیفیت حداقل عنصر گویا است. معمولاً مقداری بیشتر از 0.1 تنها چیزی است که نیاز داریم.

همانطور که در سه تصویر زیر می بینید، هر دو مش سمت چپ و وسط این الزامات را برآورده می کنند، در حالی که مش سمت راست این شرایط را ندارد. تصویر سمت چپ یک مش ظریف است. تصویر مرکزی یک مش معمولی با حداقل اندازه عنصر سفارشی ، ضریب انحنا و وضوح مناطق باریک است . و تصویر سمت راست مشی است که همان مش وسط است، اما با حداکثر نرخ رشد عنصر بیشتر است.

بسته به مدل و محدودیت های محاسباتی شما، مش مرکزی انتخاب خوبی است که کیفیت عنصر و تعداد عناصر را متعادل می کند، در حالی که وضوح هندسی کافی دارد.

یک توری ظریف‌تر که از نظر محاسباتی گران‌تر است (سمت چپ)، یک مش سفارشی با کیفیت رضایت‌بخش (مرکز) و یک مش سفارشی با کیفیت عنصری که ممکن است خیلی پایین باشد (راست).