فرکانس ویژه ( 
) مطالعه و مرحله مطالعه برای محاسبه حالت های ویژه و فرکانس های ویژه یک مدل خطی یا خطی استفاده می شود.
) مطالعه و مرحله مطالعه برای محاسبه حالت های ویژه و فرکانس های ویژه یک مدل خطی یا خطی استفاده می شود.برای مثال، در الکترومغناطیسی، فرکانس‌های ویژه با فرکانس‌های تشدید و حالت‌های ویژه با میدان الکترومغناطیسی نرمال شده در فرکانس‌های ویژه مطابقت دارند. در مکانیک جامدات، فرکانس‌های ویژه با فرکانس‌های طبیعی ارتعاشات و حالت‌های ویژه با اشکال تغییر شکل نرمال شده در فرکانس‌های ویژه مطابقت دارند. در آکوستیک، فرکانس‌های ویژه با فرکانس‌های تشدید و حالت‌های ویژه با میدان صوتی نرمال شده در فرکانس‌های ویژه مطابقت دارند.
انتخاب یک مطالعه فرکانس ویژه یک حل کننده با یک حل کننده مقدار ویژه می دهد . از این مطالعه برای حل یک مسئله مقدار ویژه برای مجموعه ای از حالت های ویژه و فرکانس های ویژه مرتبط استفاده کنید. همچنین به رابطه بین مراحل مطالعه و پیکربندی حل‌کننده مراجعه کنید .
 |
انتخاب فیزیک و متغیرها ، مقادیر متغیرهای وابسته ، انتخاب مش ، برآوردهای انطباق و خطا ، و انتخاب موجودیت هندسی برای بخش‌های انطباق و چک باکس شامل غیرخطی بودن هندسی در تنظیمات مرحله مطالعه مشترک توضیح داده شده است . همچنین اطلاعات دقیقی در بخش Physics and Variables Selection و Values of Dependent Variables وجود دارد .
|
تنظیمات مطالعه
از فهرست حل‌کننده فرکانس ویژه ، ARPACK (پیش‌فرض) یا FEAST را انتخاب کنید .
الگوریتم ARPACK بر اساس یک نوع الگوریتمی از یک فرآیند آرنولدی است. برای تنظیمات آن، تنظیمات مطالعه برای ARPACK را در زیر ببینید.
الگوریتم FEAST از یک الگوریتم تکرار باقیمانده معکوس استفاده می کند و به دنبال سرعت بخشیدن به همگرایی مسئله مقدار ویژه زیرفضا است. برای تنظیمات آن، به تنظیمات مطالعه برای FEAST مراجعه کنید . برای اطلاعات بیشتر در مورد این حل کننده های مقادیر ویژه، به الگوریتم های حل ارزش ویژه مراجعه کنید .
تنظیمات مطالعه برای ARPACK
از لیست روش جستجوی فرکانس ویژه ، یک روش جستجو را انتخاب کنید:
|
•
|
دستی (پیش‌فرض)، برای تعیین دستی معیارهای جستجو. تنظیمات جستجوی دستی مقدار ویژه را در زیر ببینید.
|
|
•
|
منطقه ، برای تعریف یک منطقه جستجوی فرکانس ویژه در یک صفحه پیچیده. تنظیمات جستجوی دستی مقدار ویژه و الگوریتم‌های حل ارزش ویژه را ببینید.
|
|
•
|
همه (ماتریس پر شده) برای یافتن تمام فرکانس های ویژه برای یک ماتریس پر شده. این گزینه فقط برای مشکلات مقدار ویژه کوچک قابل استفاده است. سپس می توانید حداکثر اندازه ماتریس را تعیین کنید (پیش فرض: 2000).
|
تنظیمات جستجوی فرکانس ویژه دستی
به طور پیش فرض، رابط های فیزیک تعداد مناسبی از فرکانس های ویژه را برای جستجو پیشنهاد می کنند. برای تعیین تعداد فرکانس‌های ویژه، کادر مقابل فیلد Desired number of eigenfrequencies را انتخاب کنید تا تعداد فرکانس‌های ویژه‌ای را که می‌خواهید حل‌کننده برگرداند، مشخص کنید (پیش‌فرض: 6).
 |
در یک مدل سه بعدی، شش فرکانس ویژه اول معمولاً صفر هستند و با حالت های بدنه صلب یک هندسه سه بعدی مطابقت دارند. بنابراین ممکن است لازم باشد تعداد بیشتری از فرکانس های ویژه را مشخص کنید. بیشترین تعداد فرکانس های ویژه ای که حل کننده می تواند محاسبه کند برابر است با تعداد درجه های آزادی نامحدود منهای دو.
|
به طور پیش‌فرض، رابط‌های فیزیک یک مقدار مناسب را برای جستجوی مقادیر ویژه پیشنهاد می‌کنند. برای تعیین مقدار جستجوی مقادیر ویژه در اطراف (shift)، کادر را در جلوی قسمت Search for eigenvalues around انتخاب کنید . سپس می توانید مقداری (به عنوان یک فرکانس ویژه) مشخص کنید که حل کننده مقدار ویژه باید در اطراف آن به دنبال راه حل های معادله مقدار ویژه باشد (پیش فرض: 0).
از روش جستجوی فرکانس ویژه در اطراف فهرست شیفت برای کنترل نحوه جستجوی حل‌کننده مقادیر ویژه برای فرکانس‌های ویژه حول مقدار تغییر مشخص شده استفاده کنید :
|
•
|
نزدیکترین در مقدار مطلق (مقدار پیش‌فرض) را انتخاب کنید تا هنگام اندازه‌گیری فاصله به‌عنوان مقدار مطلق، فرکانس‌های ویژه‌ای را که نزدیکترین به مقدار تغییر هستند جستجو کنید.
|
|
•
|
بخش واقعی بزرگتر را برای جستجوی فرکانس های ویژه با بخش واقعی بزرگتر از مقدار شیفت انتخاب کنید .
|
|
•
|
بخش واقعی کوچکتر را برای جستجوی فرکانس های ویژه با بخش واقعی کوچکتر از مقدار شیفت انتخاب کنید .
|
|
•
|
قسمت خیالی بزرگتر را برای جستجوی فرکانس های ویژه با قسمت خیالی بزرگتر از مقدار شیفت انتخاب کنید .
|
|
•
|
بخش خیالی کوچکتر را برای جستجوی فرکانس‌های ویژه با بخش خیالی کوچکتر از مقدار شیفت انتخاب کنید .
|
 |
هنگام استفاده از جستجو برای فرکانس‌های ویژه، حل‌کننده مقادیر ویژه نامتقارن همیشه مورد استفاده قرار می‌گیرد، حتی زمانی که مشکل حل متقارن باشد.
|
تنظیمات منطقه جستجوی فرکانس ویژه
از فیلد تعداد تقریبی فرکانس های ویژه برای تعیین تعداد تقریبی فرکانس های ویژه ای که می خواهید حل کننده برگرداند استفاده کنید (پیش فرض: 20). مقدار تقریبی تعداد فرکانس های ویژه بر ابعاد فضای کریلوف استفاده شده توسط الگوریتم تأثیر می گذارد . بخش پیشرفته حل‌کننده مقدار ویژه را ببینید . به این معنی که افزایش مقدار تقریبی تعداد فرکانس های ویژه ، نیاز به حافظه و زمان محاسباتی را افزایش می دهد. اگر حل کننده نشان می دهد که مقدار تقریبی تعداد فرکانس های ویژهکوچکتر از تعداد واقعی فرکانس های ویژه در منطقه داده شده است، جستجوی فرکانس های ویژه بیشتری را انجام می دهد که زمان محاسبات را افزایش می دهد. الگوریتم منطقه مقدار ویژه را ببینید . در محدوده‌های محدود، اغلب کارآمدتر است که مقدار بسیار زیادی از تعداد تقریبی فرکانس‌های ویژه ارائه شود تا بسیار کوچک.
در قسمت Maximum number of eigenfrequencies ، می توانید حداکثر تعداد eigenfrequencies را تعیین کنید تا جستجوی حل کننده مقادیر ویژه برای فرکانس های ویژه اضافی را محدود کنید (پیش فرض: 200).
چک باکس Perform Consency به طور پیش فرض انتخاب می شود تا اطمینان حاصل شود که حل کننده تمام مقادیر ویژه را در منطقه جستجو پیدا می کند. کار مورد نیاز برای انجام بررسی سازگاری بخش قابل توجهی از کل کار محاسبه ارزش ویژه را تشکیل می دهد.
در ناحیه جستجو ، یک واحد (پیش‌فرض: راد/ثانیه) و اندازه منطقه جستجو برای فرکانس‌های ویژه را به‌عنوان یک مستطیل در صفحه مختلط با تعیین کوچکترین بخش واقعی ، بزرگترین بخش واقعی ، کوچکترین بخش خیالی و بزرگترین بخش خیالی تعریف می‌کنید. در فیلدهای متنی مربوطه منطقه جستجو همچنین به عنوان یک روش فاصله ای عمل می کند اگر کوچکترین قسمت خیالی و بزرگترین قسمت خیالی برابر باشند. سپس حل کننده مقدار ویژه فقط محور واقعی را در نظر می گیرد و بالعکس.
 |
حل کننده مقدار ویژه در برخی موارد می تواند بیش از تعداد مورد نظر فرکانس های ویژه (تا دو برابر تعداد مورد نظر) را برگرداند. اینها فرکانس های ویژه ای هستند که حل کننده مقادیر ویژه بدون تلاش محاسباتی اضافی پیدا می کند.
|
تنظیمات تقارن
محاسبات فرکانس ویژه را می توان با یک حل کننده نامتقارن یا در صورت امکان، یک حل کننده متقارن واقعی انجام داد. از لیست حل‌کننده مقادیر ویژه متقارن واقعی ، Automatic (پیش‌فرض) یا Off را انتخاب کنید . برای گزینه Automatic گزینه ای وجود دارد که چک باکس Real Symmetric eigenvalue Solver Consency را انتخاب کنید . این بررسی زمان محاسباتی و حافظه مورد نیاز را افزایش می دهد، اما بررسی دقیقی از کاربرد حل کننده متقارن واقعی ارائه می دهد.
تنظیمات مطالعه برای FEAST
از لیست کانتور جستجوی فرکانس ویژه ، یک کانتور جستجو را انتخاب کنید:
|
•
|
کل کانتور (پیش‌فرض)، برای تعریف یک کانتور جستجوی فرکانس ویژه در یک صفحه پیچیده. تنظیمات Whole Search Contour Settings را در زیر ببینید .
|
|
•
|
نیم کانتور (مسئله هرمیتی) ، برای تعریف یک کانتور جستجوی فرکانس ویژه توسط نیمی از کل کانتور. تنظیمات کانتور نیمه جستجو را در زیر ببینید .
|
تنظیمات جستجوی کل کانتور
شما کل کانتور را با تعیین واحد (پیش‌فرض: rad/s)، مرکز خط بیضی ، شعاع افقی خط بیضی ، نسبت محور عمودی/افقی خط بیضی (%) و زاویه چرخش خط بیضی در فیلدهای متنی مربوطه مهم است که شعاع افقی که در شعاع افقی میدان کانتور بیضی مشخص می‌کنید به اندازه‌ای بزرگ باشد که مقادیر ویژه مورد نظر را محصور کند. در نسبت محور عمودی / افقی خط بیضی (%)در میدان، نسبت شعاع عمودی بیضی را به شعاع افقی آن مشخص کنید، با فرض اینکه شعاع افقی 100 است . 180 درجه تا 180 درجه.
از لیست Number of eigenfrequencies ، روشی را برای ارزیابی تعداد eigenfrequencies در داخل کانتور جستجوی eigenfrequency انتخاب کنید:
|
•
|
تخمین تصادفی (پیش‌فرض) برای استفاده از تخمین تصادفی برای ارزیابی تعداد فرکانس‌های ویژه. پس از پایان تخمین تصادفی، حلگر مقدار ویژه به طور خودکار فرکانس‌های ویژه را در محدوده جستجوی فرکانس ویژه با استفاده از تعداد فرکانس‌های ویژه محاسبه‌شده از تخمین تصادفی به عنوان اندازه زیرفضای جستجوی اولیه برای تخمین محاسبه می‌کند (پیش‌فرض: 6).
|
|
•
|
دستی برای تعیین تعداد فرکانس های ویژه در قسمت جستجوی مقادیر ویژه به صورت دستی در قسمت تعداد تقریبی فرکانس های ویژه (پیش فرض: 6).
|
|
•
|
تخمین تصادفی فقط برای استفاده از تخمین تصادفی برای ارزیابی تعداد فرکانس های ویژه.
|
در قسمت اندازه زیر فضای جستجوی اولیه برای تخمین (پیش فرض: 6)، حدس اولیه بعد زیرفضای جستجو را مشخص کنید، که می تواند به عنوان حدس اولیه برای تعداد فرکانس های ویژه در داخل کانتور تفسیر شود. این تنظیم فقط در صورت استفاده از یک تخمین تصادفی در دسترس است.
از لیست Integration type for estimation نوع ادغام را انتخاب کنید:
|
•
|
خودکار (پیش فرض) برای انتخاب نوع ادغام به طور خودکار بسته به حل کننده مقدار ویژه. این به معنای نوع گاوس برای حل کننده مقادیر ویژه متقارن یا هرمیتی و نوع ذوزنقه ای برای انواع دیگر حل کننده ها است.
|
|
•
|
گاوس برای استفاده از ادغام گاوس.
|
|
•
|
ذوزنقه ای برای استفاده از ادغام ذوزنقه ای.
|
از لیست Number of integration points for estimation ، تعداد نقاط را برای ادغام انتخاب کنید:
|
•
|
خودکار (به طور پیش فرض) برای تعریف تعداد نقاط برای یکپارچه سازی به طور خودکار. برای حل کننده های مقادیر ویژه متقارن واقعی یا هرمیتی 3 و برای انواع دیگر حل کننده ها 6 است.
|
|
•
|
دستی برای تعیین تعداد نقاط ادغام برای تخمین به صورت دستی در قسمت Number of integration points .
|
محاسبات فرکانس ویژه را می توان با یک حل کننده نامتقارن یا در صورت امکان، یک حل کننده متقارن واقعی انجام داد. از لیست حل‌کننده مقادیر ویژه متقارن واقعی یا هرمیتی ، Automatic (پیش‌فرض) یا خاموش را انتخاب کنید . برای گزینه Automatic گزینه ای وجود دارد که چک باکس Real Symmetric یا Hermitian eigenvalue Consistency حل کننده را انتخاب کنید . این بررسی زمان محاسباتی و حافظه مورد نیاز را افزایش می دهد، اما بررسی دقیقی از کاربرد حل کننده متقارن واقعی ارائه می دهد.
همچنین گزینه ای برای انتخاب کادر فاکتورسازی سیستم خطی فروشگاه وجود دارد . در صورت انتخاب، فاکتورسازی های سیستم خطی از اولین تکرار FEAST ذخیره می شوند و در تکرارهای بعدی مجددا استفاده می شوند.
اگر چک باکس Study>Batch and Cluster در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب شده است، چک باکس Distribute linear system solution را انتخاب کنید تا حل کننده مقدار ویژه FEAST به صورت موازی اجرا شود. برای اطلاعات بیشتر به اجرای FEAST در حالت MPI موازی مراجعه کنید .
تنظیمات جستجوی نیمه کانتور
شما نیم کانتور (مسئله هرمیتی) را با تعیین واحد ، کران پایین بازه جستجو ، کران بالایی فاصله جستجو و نسبت محور عمودی/افقی کانتور بیضی (%) در فیلدهای متن مربوطه تعریف می کنید.
از لیست Number of eigenfrequencies ، روشی را برای ارزیابی تعداد eigenfrequencies در داخل کانتور جستجوی eigenfrequency انتخاب کنید:
|
•
|
تخمین تصادفی (پیش‌فرض) برای استفاده از تخمین تصادفی برای ارزیابی تعداد فرکانس‌های ویژه. پس از پایان تخمین تصادفی، حلگر مقدار ویژه به طور خودکار فرکانس‌های ویژه را در محدوده جستجوی فرکانس ویژه با استفاده از تعداد فرکانس‌های ویژه محاسبه‌شده از تخمین تصادفی به عنوان اندازه زیرفضای جستجوی اولیه برای تخمین محاسبه می‌کند (پیش‌فرض: 6).
|
|
•
|
دستی برای تعیین تعداد فرکانس های ویژه در داخل کانتور جستجوی فرکانس ویژه به صورت دستی در قسمت تعداد تقریبی فرکانس های ویژه (پیش فرض: 6).
|
|
•
|
تخمین تصادفی فقط برای استفاده از تخمین تصادفی برای ارزیابی تعداد فرکانس های ویژه.
|
از لیست Integration type for estimation نوع ادغام را انتخاب کنید:
|
•
|
خودکار (پیش فرض) برای انتخاب نوع ادغام به طور خودکار بسته به حل کننده مقدار ویژه. این به معنای نوع گاوس برای حل کننده مقادیر ویژه متقارن یا هرمیتی و نوع ذوزنقه ای برای انواع دیگر حل کننده ها است.
|
|
•
|
گاوس برای استفاده از ادغام گاوس.
|
|
•
|
ذوزنقه ای برای استفاده از ادغام ذوزنقه ای.
|
|
•
|
Zolotarev برای استفاده از ادغام Zolotarev.
|
از لیست Number of integration points for estimation ، تعداد نقاط را برای ادغام انتخاب کنید:
|
•
|
خودکار (به طور پیش فرض) برای تعریف تعداد نقاط برای یکپارچه سازی به طور خودکار. برای مقادیر ویژه متقارن واقعی یا هرمیتی 3 است.
|
|
•
|
دستی برای تعیین تعداد نقاط ادغام برای تخمین به صورت دستی در قسمت Number of integration points .
|
در قسمت اندازه زیرفضای جستجوی اولیه برای تخمین (پیش‌فرض: 6)، حدس اولیه بعد زیرفضای جستجو را مشخص کنید، که می‌تواند به عنوان حدس اولیه برای تعداد مقادیر ویژه در داخل نیم کانتور تفسیر شود. این تنظیم فقط در صورت استفاده از یک تخمین تصادفی در دسترس است.
در صورت لزوم، گزینه ای برای انتخاب تیک گزینه Real Symmetric یا Hermitian eigenvalue Consistency وجود دارد . همچنین گزینه ای برای انتخاب کادر فاکتورسازی سیستم خطی فروشگاه وجود دارد . در صورت انتخاب، فاکتورسازی های سیستم خطی از اولین تکرار FEAST ذخیره می شوند و در تکرارهای بعدی مجددا استفاده می شوند.
اگر چک باکس Study>Batch and Cluster در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب شده است، چک باکس Distribute linear system solution را انتخاب کنید تا حل کننده مقدار ویژه FEAST به صورت موازی اجرا شود. برای اطلاعات بیشتر به اجرای FEAST در حالت MPI موازی مراجعه کنید .
مقادیر نقطه خطی سازی
از تنظیمات زیر Values of linearization point برای تعیین یک نقطه خطی سازی استفاده کنید.
از لیست تنظیمات ، Physics controlled (پیش‌فرض) را انتخاب کنید تا از تنظیمات نقطه خطی‌سازی کنترل‌شده توسط رابط‌های فیزیک استفاده کنید. برای تعیین نقطه خطی سازی با استفاده از لیست روش ، User defined را انتخاب کنید . انتخاب کنید:
|
•
|
عبارت اولیه برای استفاده از عبارات مشخص شده در گره های مقادیر اولیه تحت یک رابط فیزیک خاص به عنوان نقطه خطی سازی.
|
|
•
|
راه حل برای استفاده از یک راه حل به عنوان نقطه خطی سازی.
|
از لیست مطالعه برای تعیین راه حل استفاده از مطالعات موجود استفاده کنید . انتخاب کنید:
|
•
|
راه حل صفر برای استفاده از نقطه خطی سازی که به طور یکسان برابر با صفر است.
|
|
•
|
هر راه حل موجود دیگری برای استفاده از آن به عنوان نقطه خطی سازی. این می تواند راه حل فعلی در دنباله، یا راه حلی از دنباله دیگر، یا راه حلی باشد که با گره Solution Store ذخیره شده است . شما یک راه حل ذخیره شده را با تغییر Use به نام راه حل ذخیره شده انتخاب می کنید. با استفاده از لیست انتخاب ، راه حلی را انتخاب کنید ( مقادیر متغیرهای وابسته را در قسمت تنظیمات مرحله مطالعه رایج ببینید ).
|
برنامه های افزودنی مطالعه
این بخش شامل برخی از برنامه های افزودنی اختیاری مطالعه است، مانند جاروهای کمکی (به تنظیمات مرحله مطالعه رایج مراجعه کنید ). افزودن یک جابجایی پارامتریک کمکی، یک گره ویژگی پارامتری مقدار ویژه به حل کننده مقدار ویژه اضافه می کند .
توزیع حل پارامتریک
اگر در حال اجرای یک جارو کمکی هستید و می‌خواهید آن را با ارسال یک مقدار پارامتر به هر گره محاسباتی توزیع کنید، کادر توزیع پارامتریک حل‌کننده را انتخاب کنید. برای فعال کردن این گزینه، روی دکمه Show More Options ( 
) کلیک کنید و Batch and Cluster را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .
) کلیک کنید و Batch and Cluster را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .
 |
Tuning Fork : مسیر کتابخانه برنامه COMSOL_Multiphysics/Structural_Mechanics/tuning_fork .
برای مدلی که از یک منطقه جستجو برای فرکانس‌های ویژه استفاده می‌کند، با ماژول Acoustics، Resonator Helmholtz Analysed with Different Frequency Domain Solvers : Application Library path Acoustics_Module/Tutorials,_Pressure_Acoustics/helmholtz_resonator_solvers را ببینید .
|
