اکثر مسائل حل شده با COMSOL Multiphysics در دنیای واقعی سه بعدی (3D) هستند. در بسیاری از موارد، حل یک مسئله دو بعدی (2 بعدی) یا یک بعدی (1 بعدی) که نزدیک، یا معادل با مسئله سه بعدی واقعی است، کافی است. مدل‌های دو بعدی ساده‌تر تغییر می‌کنند و عموماً سریع‌تر حل می‌شوند، بنابراین اشتباهات مدل‌سازی هنگام کار در دوبعدی راحت‌تر پیدا می‌شوند. هنگامی که مدل دو بعدی تأیید شد، در موقعیت بهتری برای ساخت یک مدل سه بعدی هستید.
 |
همه رابط های فیزیک در همه ابعاد فضایی در دسترس نیستند. مستندات رابط های فیزیکی در COMSOL و ماژول های آن را برای ابعاد فضای پشتیبانی شده ببینید.
|
مدل های 1 بعدی
در زیر راهنمایی برای برخی از تقریب های رایج ساخته شده برای مدل های 1 بعدی ارائه شده است. به یاد داشته باشید که مدل سازی در یک بعدی معمولاً هندسه دو بعدی یا سه بعدی را با این فرض نشان می دهد که هیچ چیز در ابعاد دیگر تغییر نمی کند.
مختصات کارتزین
در یک مدل 1 بعدی شما یک خط مستقیم را مشاهده می کنید که نشان دهنده تنها بعد فضایی است که در آن تغییرات فضایی (یا دیگر) وجود دارد.
تقارن محوری (مختصات استوانه ای)
در یک مدل 1 بعدی متقارن محوری، شما یک خط مستقیم را مشاهده می کنید که جهت شعاعی را در یک هندسه متقارن محوری نشان می دهد.
مدل های دو بعدی
سیستم های مختصات دکارتی
در این حالت شما یک مقطع را در صفحه xy هندسه سه بعدی واقعی مشاهده می کنید. هندسه از نظر ریاضی تا بی نهایت در هر دو جهت در امتداد محور z گسترش یافته است ، با فرض عدم تغییر در طول آن محور. تمام جریان های ورودی و خارج از مرزها در واحد طول در امتداد محور z هستند. یک روش ساده شده برای بررسی این موضوع این است که فرض کنیم هندسه یک واحد طول از مقطع در امتداد محور z اکسترود شده است. جریان کل خارج از هر مرز از وجهی است که توسط مرز اکسترود شده ایجاد شده است (یک مرز در 2 بعدی یک خط است).
معمولاً دو رویکرد وجود دارد که منجر به یک نمای مقطعی دوبعدی از یک مدل می‌شود:
|
•
|
زمانی که هیچ تغییری در راه حل در یک بعد خاص وجود ندارد.
|
|
•
|
هنگامی که مشکلی وجود دارد که در آن تأثیر گسترش محدود در بعد سوم می تواند نادیده گرفته شود.
|
در برخی کاربردها مفروضات دو بعدی خاصی مانند شرایط کرنش صفحه و تنش صفحه برای تحلیل تنش دو بعدی در مکانیک جامدات وجود دارد.
علاوه بر فرض واحد عمق، برخی از رابط های فیزیک (مثلاً برای مکانیک جامد و انتقال حرارت) ضخامت را به عنوان یک ویژگی تعریف شده توسط کاربر در مدل های دو بعدی ارائه می دهند. برای انتقال حرارت، ضخامت زمانی استفاده می شود که انتقال حرارت خارج از صفحه در مدل لحاظ شود.
تقارن محوری (مختصات استوانه ای)
  |
اگر بتوان هندسه سه بعدی را با چرخاندن یک مقطع حول یک محور ساخت و هیچ تغییری در هیچ متغیری در حول محور چرخش رخ ندهد، می توان از رابط فیزیک متقارن محوری استفاده کرد.
|
مختصات فضایی r و z نامیده می شوند که r شعاع است. جریان در مرزها در واحد طول در امتداد بعد سوم داده می شود. از آنجایی که این بعد یک چرخش است، باید تمام جریان ها را با α r ضرب کنید ، جایی که α زاویه چرخش است (مثلا 2 π برای یک دور کامل). COMSOL Multiphysics این را به عنوان یک گزینه در طول پس پردازش فراهم می کند.
 |
متغیرهای هندسی، متغیرهای مش و متغیرهای ایجاد شده توسط فریم ها
|
مدل های سه بعدی
 |
در این بخش روش های مدل سازی هندسه سه بعدی مورد بحث قرار می گیرد.
|
اگرچه COMSOL به طور کامل از هندسه های سه بعدی دلخواه پشتیبانی می کند، ساده کردن مشکل مهم است. این به این دلیل است که مدل‌های سه بعدی به راحتی بزرگ می‌شوند و به قدرت، حافظه و زمان رایانه بیشتری برای حل نیاز دارند. زمان اضافی صرف شده برای ساده کردن یک مشکل احتمالاً هنگام حل آن به خوبی صرف می شود.
آیا امکان حل مشکل به صورت دو بعدی وجود دارد؟
با توجه به اینکه تقریب های لازم کوچک هستند، راه حل در دو بعدی دقیق تر است زیرا می توان از مش بسیار متراکم تری استفاده کرد. اگر این مورد قابل اجرا است، مدل های دو بعدی را ببینید .
آیا در هندسه و مدل تقارن وجود دارد؟
بسیاری از مسائل دارای هواپیماهایی هستند که راه حل در دو طرف هواپیما یکسان به نظر می رسد. یک راه خوب برای بررسی این موضوع، چرخاندن هندسه در اطراف صفحه، برای مثال، وارونه کردن آن در اطراف صفحه افقی است. اگر تفاوتی بین این دو مورد در مورد هندسه، مواد و منابع مشاهده نکردید، سپس می‌توانید هندسه زیر صفحه را حذف کنید. مرزهای ایجاد شده توسط مقطع بین هندسه و این صفحه نیاز به یک شرط مرزی تقارن دارند که در تمام رابط های فیزیک سه بعدی موجود است.
آیا وابستگی در یک جهت را می دانید تا بتوان آن را با یک تابع تحلیلی جایگزین کرد؟
شما می توانید از این روش برای تبدیل 3D به 2D یا برای تبدیل یک لایه به یک شرط مرزی استفاده کنید.
سیستم های مختصات و بعد فضا
COMSOL Multiphysics از یک سیستم مختصات دکارتی یا استوانه ای (متقارن محوری) جهانی به عنوان سیستم مختصات اساسی برای هندسه استفاده می کند. هنگام ایجاد یک مدل جدید، بعد هندسه و سیستم مختصات را انتخاب می کنید. نام متغیرهای پیش‌فرض مختصات فضایی x ، y ، و z برای مختصات دکارتی و r ، ϕ و z برای مختصات استوانه‌ای است. این متغیرهای مختصات (همراه با متغیر t برای زمان در مدل‌های وابسته به زمان) متغیرهای مستقل در مدل‌های COMSOL Multiphysics را تشکیل می‌دهند.
برچسب های اختصاص داده شده به متغیرهای سیستم مختصات با توجه به بعد فضا متفاوت است:
|
•
|
مدل هایی که با استفاده از ابعاد فضایی 1D، 2D و 3D باز می شوند، از برچسب های متغیر مستقل مختصات دکارتی x , y (2D و 3D) و z (3D) استفاده می کنند.
|
|
•
|
در هندسه‌های متقارن محوری دوبعدی، محور x نشان‌دهنده برچسب r است که مختصات شعاعی است، در حالی که محور y نشان‌دهنده برچسب z ، مختصات ارتفاع است.
|
|
•
|
در هندسه‌های متقارن محوری یک بعدی، مختصات شعاعی پیش‌فرض با r برچسب زده می‌شود و با محور x نشان داده می‌شود .
|
برای موارد متقارن محوری، مدل هندسی باید در نیم صفحه مثبت قرار گیرد ( r≥ 0 ) .
 |
|
