معرفی
مشر تت یک مش چهاروجهی بدون ساختار ایجاد می کند. این کلی ترین تکنیک مش بندی است و هیچ محدودیتی در ساختار هندسه ایجاد نمی کند. از این رو می توانید از آن برای مش کردن هر شی استفاده کنید. 9 مجموعه پارامتر از پیش تعریف شده برای مشر وجود دارد که از «بسیار خوب» تا «بسیار درشت» متغیر است. این تنظیمات منجر به یک مش خوب برای اکثر هندسه ها و مشکلات شبیه سازی می شود. علاوه بر این، همانطور که در این آموزش نشان داده شده است، می توانید پارامترهای مش را به صورت جداگانه تنظیم کنید.
تعریف مدل
مطابق شکل زیر یک شبکه چهار وجهی برای هندسه پیستون موتور ایجاد کنید.
همانطور که می بینید، هندسه شامل جزئیات کوچکی مانند فیله و پخ است. برای حل بهتر این جزئیات با مش، با پارامترهای مش زیر کار خواهید کرد:
• | حداقل اندازه عنصر |
• | عامل انحنا |
• | تفکیک مناطق باریک |
• | حداکثر سرعت رشد عنصر |
همچنین یاد خواهید گرفت که چگونه از ابزارهای ارزیابی کیفیت مش استفاده کنید.
مسیر کتابخانه برنامه: COMSOL_Multiphysics/Meshing_Tutorials/piston_mesh
دستورالعمل مدلسازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
واردات 1 (imp1)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  واردات کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واردات ، بخش واردات را پیدا کنید . |
3 |  روی Browse کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل piston_quarter.mphbin دوبار کلیک کنید . |
5 |  روی Import کلیک کنید . |
مش 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید .  |
پنجره Messages نشان می دهد که تقریباً 22000 عنصر چهار وجهی در این مش وجود دارد.
فرض کنید که مش فعلی جزئیاتی مانند فیله ها و پخ ها را به اندازه کافی برای نیازهای شبیه سازی شما حل نمی کند و تنظیم پارامتر دقیق تری لازم است. این مورد برای تحلیل استرس قطعه است.
2 | در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . |
3 | از فهرست اندازه عنصر ، Finer را انتخاب کنید . |
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
این مش تقریباً از 322000 عنصر تشکیل شده است. بسیاری از جزئیات دقیق هندسه به اندازه کافی حل شده اند، اما افزایش قابل توجهی در تعداد کل عناصر در مقایسه با تنظیم مش معمولی وجود دارد.
در ادامه نحوه تنظیم پارامترهای مش جداگانه را برای اصلاح مش فقط در مرزهای انتخاب شده آزمایش خواهید کرد.
آمار مش
به بررسی کیفیت مش ادامه دهید.
1 | روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Statistics را انتخاب کنید . |
پنجره Statistics شامل جزئیاتی در مورد مش، از جمله تعداد و نوع عناصر، و هیستوگرام کیفیت عنصر است.
معیار کیفیت پیش‌فرض، Skewness ، برای اکثر انواع مش‌ها مناسب است، و بر اساس چولگی متساویلان است که عناصر با زوایای بزرگ یا کوچک را در مقایسه با زوایای یک عنصر ایده‌آل جریمه می‌کند. این معیار کیفیت همچنین هنگام گزارش کیفیت پایین عنصر در طول تولید مش استفاده می شود.
کیفیت عنصر دارای مقداری بین 0 و 1 است، که در آن 1 یک عنصر کاملا متقارن را توصیف می کند و 0 یک عنصر منحط یا کاملاً مسطح را توصیف می کند. برای مش های سه بعدی به طور کلی، حداقل کیفیت حدود 0.1 به معنای مش رضایت بخش است. با این حال، این بستگی به نوع کاربرد هندسه و فیزیک دارد. همچنین توجه داشته باشید که عدد کیفیت بر اساس عناصر خطی محاسبه می شود. برای اطلاعات در مورد کیفیت عناصر منحنی از معیار کیفیت چولگی منحنی استفاده کنید.
مش بندی با مجموعه پارامترهای از پیش تعریف شده معمولاً منجر به مش با کیفیت بسیار خوب می شود. با توجه به اطلاعات زیر بخش آمار عناصر دامنه ، مش حاضر دارای کیفیت متوسط 0.65 با حداقل کیفیت 0.2 است.
هیستوگرام توزیع کیفیت عنصر را نشان می دهد. در این مورد، عناصر با کیفیت پایین، که با دم در سمت چپ نمودار توزیع نشان داده می شوند، بخش بسیار کوچکی از مش را نشان می دهند.
قبل از تنظیم پارامترهای مش جداگانه، با بازگرداندن مش به تنظیمات اندازه معمولی شروع کنید.
2 | روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Settings را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . |
4 | از لیست اندازه عنصر ، Normal را انتخاب کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
دنباله مش بندی
اندازه
1 | روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید . |
اکنون می توانید به دنباله مش بندی پیش فرض که در زیر گره Mesh 1 ظاهر می شود دسترسی داشته باشید و آن را تغییر دهید .
اولین گره ویژگی Size در دنباله مش بندی، یک گره ویژگی جهانی است، زیرا بر تمام گره های عملیات بعدی در دنباله مش بندی تأثیر می گذارد. این اولین گره Size را نمی توان از دنباله حذف کرد.
به جای ویرایش پارامترهای گره اندازه جهانی ، یک زیرگره Size به عملیات مش Free Tetrahedral 1 اضافه کنید .
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
گره Size 1 یک گره ویژگی محلی است زیرا فقط برای گره مش والد خود اعمال می شود.
وضوح انحنا
1 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
3 | فقط مرز 39 را انتخاب کنید (مرز مشخص شده در شکل زیر).  |
با انتخاب تنها یکی از فیله ها می توانید در زمان تولید مش در هنگام آزمایش مقادیر پارامتر صرفه جویی کنید. بعد از اینکه مجموعه پارامترهای مناسب را پیدا کردید، می‌توانید انتخاب گره اندازه 1 را به تمام مرزها تغییر دهید.
4 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
5 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
6 | تیک گزینه Curvature factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.2 را تایپ کنید . |
پارامتر Factor Curvature اندازه عناصر مرزی را در مقایسه با انحنای مرز هندسی تعیین می کند. شعاع انحنا ضربدر ضریب انحنا حداکثر اندازه مجاز عنصر را در امتداد مرز می دهد. مقدار کمتر، مش ریزتری را در امتداد مرزهای منحنی ایجاد می کند.
7 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
برای مشاهده دقیق مش روی مرز انتخاب شده زوم کنید.
به نظر می رسد کاهش قدرت تفکیک انحنا تقریباً هیچ تأثیری بر تعداد عناصر مش روی فیله نداشته است. دلیل آن این است که پارامتر مش دیگری حداقل اندازه عنصر مجاز در مش را محدود می کند.
حداقل اندازه عنصر
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp 1)> Mesh 1> Free Tetrahedral 1 روی Size 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات اندازه ، قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.0002 را تایپ کنید . |
مقدار در قسمت Minimum element size حداقل اندازه مجاز عنصر را مشخص می کند. شما می توانید از این مقدار برای جلوگیری از تولید بسیاری از عناصر در اطراف قسمت های کوچک منحنی هندسه استفاده کنید.
4 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
این بار مرز انتخاب شده دارای مش بسیار ظریف تری است. دوباره مش را با افزایش وضوح انحنا تنظیم کنید.
5 | در پنجره تنظیمات برای اندازه، قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
6 | در قسمت متن Factor Curvature ، 0.45 را تایپ کنید . |
7 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
حال فرض کنید که می خواهید وضوح بهتری در مناطق باریک بدون انحنا مانند پخ ها داشته باشید.
حل و فصل مناطق باریک
1 | صورت برجسته شده در زیر را به انتخاب اضافه کنید. اکنون انتخاب باید شامل هر دو مرز 8 و 39 باشد.  |
2 | تیک گزینه Resolution of narrow regions را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، 2 را تایپ کنید . |
پارامتر مش Resolution of narrow regions تعداد لایه های عنصر ایجاد شده در مناطق باریک (تقریبا) را کنترل می کند. اگر مقدار این پارامتر کمتر از یک باشد، مولد مش ممکن است عناصری را ایجاد کند که اندازه ناهمسانگردی در مناطق باریک دارند.
3 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
فرض کنید از تنظیمات پارامتر برای مناطق منحنی و باریک راضی هستید. حالا اینها را برای تمام مرزهای هندسه اعمال کنید.
4 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، همه مرزها را انتخاب کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید تا نمای شکل زیر را دریافت کنید. |
جزئیات دقیق هندسه با این مش متشکل از 323000 عنصر چهار وجهی به طور رضایت بخشی حل می شود.
به بررسی کیفیت مش ادامه دهید.
7 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Statistics را انتخاب کنید . |
در مقایسه با مش با مجموعه پارامتر مش از پیش تعریف شده Finer ، کیفیت متوسط و حداقل عنصر کمی پایین تر است. این انتظار می رود زیرا مرزها به خوبی مشبک شده اند و عناصر به سمت قسمت های داخلی هندسه مطابق با مجموعه پارامترهای Normal مشخص شده در گره اندازه جهانی در حال رشد هستند . اجازه دادن به رشد حتی بیشتر عنصر، تعداد عناصر را بیشتر کاهش می‌دهد و منجر به کیفیت پایین‌تر عنصر می‌شود.
حداکثر رشد عنصر
با مشخص کردن سرعت رشد از عناصر کوچک روی سطح به عناصر بزرگتر داخل، تعداد عناصر مش را بیشتر کاهش دهید.
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متنی Maximum element growth rate ، 1.8 را تایپ کنید . |
پارامتر حداکثر سرعت رشد عنصر حداکثر سرعتی را تعیین می کند که اندازه عنصر می تواند از یک منطقه با عناصر کوچک به یک منطقه با عناصر بزرگتر رشد کند.
5 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید .  |
مش در حال حاضر از حدود 175000 عنصر تشکیل شده است در حالی که مش ریز را روی مرزهای منحنی و باریک نگه می دارد.
6 | روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Statistics را انتخاب کنید . |
همانطور که انتظار می رود افزایش پارامتر نرخ رشد منجر به کیفیت حتی پایین تر می شود. میانگین کیفیت اکنون 0.61 و حداقل کیفیت 0.17 است که هر دو اعداد قابل قبول هستند.
طرح مش می تواند به بومی سازی عناصر با بدترین کیفیت کمک کند.
7 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Plot کلیک کنید . |
نتایج
مش 1
نمودار مش 1 به گروه طرح سه بعدی 1 در بخش Results در پنجره Model Builder اضافه می شود . نمودار مش پیش‌فرض که در پنجره Graphics ظاهر می‌شود حاوی عناصر حجمی است که بر اساس کیفیت رنگ شده‌اند.
1 | در پنجره تنظیمات برای مش ، برای گسترش بخش Element Filter کلیک کنید . |
2 | تیک فعال کردن فیلتر را انتخاب کنید . |
3 | از لیست معیار ، بدترین کیفیت را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Fraction ، 0.005 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار Mesh Plot 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
اکنون می توانید 0.5 درصد از عناصر چهار وجهی را با بدترین کیفیت مشاهده کنید. اینها بیشتر در مناطقی قرار دارند که عناصر از سطوح به سمت داخل هندسه در حال رشد هستند.
