اجتناب از عناصر مش معکوس

اجتناب از عناصر مش معکوس

اجتناب از عناصر مش معکوس
در این بخش نحوه جلوگیری از عناصر مش معکوس در حین حل توضیح داده می شود. برای اطلاعات در مورد اجتناب از عناصر با کیفیت بد هنگام ساخت مش ، به گره های اطلاعات، هشدار و خطا مراجعه کنید .
عناصر مش معکوس
اگر مش درشتی در امتداد یک مرز منحنی دارید، ممکن است در عناصر مش معکوس با مشکلاتی مواجه شوید. این بدان معنی است که یک عنصر مش به داخل به بیرون پیچیده شده است یا دارای مساحت صفر (در دو بعدی) یا حجم (در سه بعدی) است. به طور دقیق تر، مختصاتی وجود دارد که ماتریس ژاکوبین برای نگاشت از مختصات محلی به سراسری دارای یک تعیین کننده منفی یا صفر است. در بیشتر موارد، عناصر مش خطی (مستقیم) که در نمودار مش می بینید معکوس نیستند، اما عناصر مش منحنی مرتبه بالاتری که برای محاسبه راه حل استفاده می شوند ممکن است باشند. بنابراین مطالعه کیفیت حداقل عنصر خطی وجود عناصر مش معکوس را در بیشتر موارد آشکار نمی کند.
عناصر مش معکوس به خودی خود هیچ تهدیدی فوری برای دقت کلی راه حل شما ایجاد نمی کنند. با این حال، اگر از یک حل کننده تکراری استفاده می کنید، ممکن است همگرا نشود. اگر به همگرایی برسید و راه حل خوب به نظر برسد، احتمالاً همینطور است. شایان ذکر است که چهره هایی که در آنها عناصر معکوس وجود دارد، کاملاً حل نشده اند. اگر این چهره ها برای نتایج شما مهم هستند، ممکن است بخواهید مش بدون عناصر معکوس را دنبال کنید یا حداقل مطمئن شوید که وضوح مش به اندازه کافی خوب است تا راه حل دقیق را تضمین کند. ساده ترین راه برای به دست آوردن ایده ای از دقت این است که چند مش مختلف را امتحان کنید و ببینید که چگونه محلول تغییر می کند. اگر تنوع از حد پذیرش شما فراتر نرود، خوب هستید.
حل‌کننده پیامی در مورد عناصر منحنی معکوس در پنجره پیام‌ها و هشدارهای مربوطه را در صورت ظاهر شدن در پنجره Log چاپ می‌کند. گره های اخطار  ( ) نیز در دنباله حل کننده ظاهر می شوند که عناصر مش معکوس ظاهر می شوند. اگر از یک گره چهار وجهی آزاد برای ایجاد مش استفاده می کنید، چک باکس اجتناب از عناصر منحنی معکوس به طور پیش فرض در پنجره تنظیمات گره در زیر بهینه سازی کیفیت عنصر انتخاب می شود تا خطر عناصر منحنی معکوس کاهش یابد.
برای یک مش متحرک، مش می تواند معکوس شود، در این صورت خطایی رخ می دهد. در گره Error  ( ) که در دنباله حل کننده ظاهر می شود، اطلاعاتی در مورد مکان عناصر معکوس ظاهر می شود.
تجسم عناصر خطی معکوس
اگر در حین مش بندی یا وارد کردن مش، عناصر مش معکوس را تجربه کردید، Mesh Plots را با عبارت منطقی qual<eps ایجاد کنید. سپس نمودار هم عناصر مش معکوس را نشان می دهد که کیفیت مش آنها منفی است و هم عناصر کاملاً منحط را که کیفیت مش صفر یا بسیار نزدیک به صفر است. معیار کیفیت qual همیشه از عناصر خطی استفاده می کند.
تجسم عناصر منحنی معکوس
اگر روش مورد استفاده برای جلوگیری از عناصر معکوس شکست بخورد، ممکن است همانطور که در بخش اول توضیح داده شد، عناصر معکوس در مشی که روی آن حل می کنید وجود داشته باشد. شما می توانید عناصر مش معکوس را با استفاده از متغیر qualcurvedskewness داخلی ، حاصلضرب عنصری چولگی و reldetjacmin تجسم کنید ، که معیاری برای تغییر شکل هنگام تولید عنصر درجه بالاتر است. حداقل مقدار کمتر از صفر برای یک عنصر به این معنی است که عنصر درون به بیرون پیچیده شده است. یعنی یک عنصر مشبک منحنی معکوس است.
برای رسم یا ارزیابی عناصر منحنی معکوس ، از معیار کیفیت غیرخطی qualcurvedskewness (خمیدگی منحنی) استفاده کنید. یک Mesh Plots را با یک فیلتر عنصر به qualcurvedskewness<0 اضافه کنید تا فقط عناصر معکوس را شامل شود. توجه داشته باشید که کیفیت منحنی را فقط می توان بر روی عناصر تمام بعدی ارزیابی کرد، یعنی عناصر حجمی در سه بعدی و عناصر سطحی در دو بعدی. تنظیمات تابع شکل هندسه را به تابع شکل مرتبه بالاتر برای مجموعه داده مش تغییر دهید. از عبارت qualcurvedskewness<0.1 استفاده کنید تا عناصر بسیار منحنی و با کیفیت پایین را نیز شامل شود.
تجسم عناصر معکوس در یک مش تغییر شکل یافته
اگر عناصر مش معکوس هنگام تغییر شکل مش رخ می دهد، گره Error  ( ) را در دنباله حل کننده بررسی کنید تا اطلاعاتی در مورد مکان عناصر معکوس مشاهده کنید.
برای بررسی نواحی مشکل ساز در دوبعدی، یک نمودار سطحی اضافه کنید و با استفاده از مجموعه داده راه حل ، عبارت qualskewness را رسم کنید. برای مشاهده تک تک عناصر مش تغییر شکل یافته، کادر Wireframe را در نمودار سطح انتخاب کنید. برای سه بعدی، ایجاد نمودارهای مشابه با استفاده از نمودارهای Slice برای مقاطع مختلف می تواند مفید باشد. از مکان‌های گره خطا به‌عنوان راهنمایی برای مکان‌یابی Slices استفاده کنید.
اگر مش‌بندی مجدد مش تغییر شکل‌یافته ناموفق باشد، مش مشکل‌ساز به‌عنوان یک گره مش تغییر شکل مشکل‌ساز ( ) در زیر مش‌ها  موجود است ، بنابراین می‌توانید مش اطراف مختصات را برای عناصر مش معکوس بررسی کنید.
عناصر دامنه داخلی منحنی
در بسیاری از موقعیت ها، عناصر معکوس را می توان با انحنا دادن عناصر در داخل دامنه برای مطابقت با مرز ثابت کرد. در پنجره تنظیمات گره کامپوننت ، کادر بررسی اجتناب از عناصر معکوس با منحنی دامنه داخلی را پیدا می کنید، که کنترل می کند آیا عناصر داخل دامنه منحنی هستند یا خیر . رفتار پیش‌فرض این است که در صورت نیاز، عناصر دامنه داخلی را منحنی کنیم. در حالت سه بعدی، این تنظیم همچنین این اثر را دارد که عناصر داخل صورت را می توان منحنی کرد تا با لبه های صورت مطابقت داشته باشد.
شکل 8-19: عناصر مش داخلی منحنی (چپ) و مش خطی مربوطه (راست).
در برخی شرایط، اجتناب از عناصر معکوس بدون توجه به اینکه چگونه عناصر مش داخلی منحنی هستند، غیرممکن است. به عنوان مثال، اگر دامنه در جایی که دو دایره (یا استوانه های سه بعدی) با هم تماس دارند، بی نهایت نازک شود، یا اگر مش بسیار درشت باشد و به اندازه کافی شکل هندسه واقعی را تقریب نکند، ممکن است اتفاق بیفتد. سپس نقاط گره مرتبه بالاتر (که انحنا را کنترل می کنند) از مرزهای هندسه دور می شوند و معمولاً عناصر را کمتر از آن چیزی که مطابق هندسه باید منحنی می کنند، می کنند. هنگامی که این اتفاق می افتد، حل کننده اطلاعاتی را چاپ می کند که نشان می دهد چند نقطه و چه مقدار در پنجره Log جابجا شده است.
 
الگوریتم اجتناب از عناصر معکوس با انحنای حوزه های داخلی تضمین نمی کند که خواص تقارن در مش حفظ شود. اگر چنین ویژگی‌های تقارنی مهم هستند، کادر تیک Avoid inverted elements by curving domain interior را پاک کنید.
تجسم تقریب هندسه
متغیر geomapproxdist برای هر عنصر نشان می دهد که یک نقطه گره در عنصر چقدر از هندسه جابجا شده است. برای دیدن قسمت‌هایی از هندسه که تحت تأثیر قرار می‌گیرند، Mesh Plots را با نمودارهای سطحی geomapproxdist اضافه کنید ، یا یک نمودار حجمی با فیلتر عنصر تنظیم شده روی geomapproxdist>0 ایجاد کنید.
اصلاح هندسه یا مش
برای کاهش مشکلات عناصر بد شکل یا تقریب های هندسی می توانید یکی از موارد زیر را امتحان کنید:
به جای استفاده از tet mesh یک مش سه بعدی Swept ایجاد کنید.
از مرزهای منحنی کوچک مانند فیله اجتناب کنید، مگر اینکه برای نتیجه مهم باشند. اگر آنها مهم هستند، باید با عناصر به اندازه کافی کوچک مشبک شوند. از Delete Fillets برای پیدا کردن و حذف فیله های با شعاع مشخص استفاده کنید. برای اطلاعات بیشتر، به حذف موجودات هندسی کوچک با ابزارهای مخدوش در مقدمه ماژول واردات CAD مراجعه کنید.
از مناطق باریک بی نهایت در دامنه ها و روی چهره ها اجتناب کنید. اگر دو وجه (یا لبه) مرز یک دامنه در امتداد یک منحنی یا در یک نقطه بر یکدیگر مماس باشند، عنصر معکوس یا تقریباً معکوس می شود که دامنه بی نهایت نازک شود. برای حذف مناطق باریک صورت، از حذف جزئیات استفاده کنید. در بخش آماده سازی هندسه برای مش بندی با استفاده از حذف جزئیات بیشتر بخوانید .
استفاده از عناصر دامنه داخلی خطی
اگر استفاده از عناصر دامنه داخلی منحنی را غیرفعال کنید، حل کننده سعی می کند با خطی سازی از عناصر معکوس جلوگیری کند. این کار با کاهش ترتیب تابع شکل هندسی برای عناصر مربوطه به مرتبه اول انجام می شود. به طور پیش فرض، حل کننده این کار را به طور خودکار انجام می دهد. روش دیگر، می توانید با استفاده از ترتیب تابع شکل هندسی خطی برای همه عناصر، از مشکلات عناصر مش معکوس جلوگیری کنید. برای مثال، این کار را با انتخاب Linear از لیست تابع شکل هندسه در بخش عمومی پنجره تنظیمات برای گره اصلی مؤلفه انجام می دهید.
 
عناصر خطی و تابع شکل بر دقت حل تأثیر می گذارد.
تجسم عناصر خطی شده
متغیر linearizedelem در عناصری که خطی شده اند 1 و در جاهای دیگر 0 است. می توانید از این متغیر برای شناسایی عناصر مش با عناصر خطی استفاده کنید. به عنوان مثال، از linearizedelem به عنوان عبارت در Mesh Plots استفاده کنید.
 
اصلاح مش تطبیقی ​​(سازگاری وابسته به زمان)
Remeshing خودکار
پنجره پیشرفت
پنجره ورود
اصلاح مش تطبیقی ​​(گره کاربردی)
گره های اطلاعات، هشدار و خطا
اندازه عنصر مش
بازرسی و عیب یابی مش ها
 
رجوع کنید به Swept Meshing of a Bracket Geometry :
Application Library مسیر COMSOL_Multiphysics/Meshing_Tutorials/bracket_swept_mesh .
در مقدمه ای بر ماژول واردات CAD :
برای مثالی که از گره‌های اطلاعاتی برای یافتن و حذف جزئیات کوچک در هندسه استفاده می‌کند ، آموزش حذف نهادهای هندسی کوچک با حذف جزئیات را ببینید.
برای نمونه‌ای که از ابزارهای CAD Defeaturing برای حذف فیله‌ها استفاده می‌کند ، آموزش حذف موجودات هندسی کوچک با ابزارهای Defeaturing را ببینید.