زمان استفاده از BEM

View Categories

زمان استفاده از BEM

1 min read

زمان استفاده از BEM
حل مسائل آکوستیک با استفاده از روش المان مرزی (BEM) می تواند در مقایسه با روش اجزا محدود (FEM) برای برخی از انواع مسائل بسیار سودمند باشد. برای مشکلات دیگر، FEM مزایای خود را دارد. رویکرد توصیه شده استفاده از روش های BEM و FEM در جایی که بهترین کاربرد را دارند و همچنین ترکیب آنهاست. از آنجایی که رابط BEM به طور کامل با قابلیت های multiphysics فعال است، می توان آن را به طور یکپارچه با رابط های فیزیک مبتنی بر FEM جفت کرد. این قابلیت شامل اتصال به سازه‌های ارتعاشی با جفت چندفیزیکی مرزی ساختار آکوستیک و سایر حوزه‌های صوتی با مرز FEM-BEM آکوستیک است.کوپلینگ چندفیزیکی این رویکرد، مدل‌سازی را در چارچوب FEM-BEM، با استفاده از قدرت هر فرمول به اندازه کافی امکان‌پذیر می‌سازد. رابط مبتنی بر BEM به ویژه برای مشکلات تشعشع و پراکندگی مناسب است.
مزیت روش المان مرزی این است که فقط مرزها باید مش بندی شوند و DOF های حل شده به مرزها محدود می شوند. این امر سهولت استفاده را برای دست زدن به هندسه های پیچیده معرفی می کند. با این حال، تکنیک BEM منجر به ماتریس های کاملاً پرجمعیت یا متراکم می شود که به روش های عددی اختصاصی نیاز دارند. جمع آوری و حل این ماتریس ها می تواند بسیار سخت باشد. این به این معنی است که هنگام حل مدل‌های صوتی با اندازه کوچک و متوسط، The Pressure Acoustics، Frequency Domain Interface اغلب سریع‌تر از حل مشکل مشابه با رابط BEM است.
چالش استفاده از رابط FEM، تنظیم مرزهای باز به روشی کارآمد، به عنوان مثال، با استفاده از PML ها است. هنگامی که PML ها نمی توانند به راحتی در اطراف ساختارهای تابشی قرار گیرند یا دو ساختار از هم دور باشند، حوزه های بزرگ هوا باید مشبک شوند. این امر در بخش محاسباتی هزینه زیادی دارد، زیرا فرکانس افزایش می یابد. این مشکلات برای رابط BEM مناسب هستند، زیرا فقط مرز ساختار تابشی باید مشبک شود.
مشکلات داخلی را می توان با رابط BEM حل کرد، اما معمولاً حل این مشکلات با استفاده از رابط های مبتنی بر FEM بسیار کارآمدتر است. همچنین به یاد داشته باشید که یک حل کننده تکراری برای حل مشکلات داخلی، بدون میرایی کم یا بدون میرایی، زمانی که رزونانس ها ظاهر می شوند، مبارزه می کند. اگر به یک فرکانس ویژه با Q بالا نزدیک هستید، محلول نیز بسیار حساس به مش خواهد بود.
همچنین توجه داشته باشید که در فرکانس‌های بسیار پایین، روش BEM ممکن است برای مشکلات داخلی “خراب شود” و نتایج نادقیق بدهد. این در عمل مشکلی نیست، زیرا این نوع مشکل باید با The Pressure Acoustics، Frequency Domain Interface حل شود .