0
02188409038 09224335490 (پاسخگویی: شنبه تا پنجشنبه 9 الی 18)

درک رویکرد حل Fully Coupled در مقابل Segregated و تفاوت حلگر Direct با Iterative linear

چگونه و چرا برای حل یک مدل مولتی فیزیک بین دو رویکرد حل Fully Coupled و Segregated یکی را انتخاب کنیم؟ تفاوت بین حل کننده یا حلگر Direct با Iterative linear چیست و چگونه و چرا یکی را انتخاب کنم ؟

تفاوت رویکرد حل Fully Coupled با Segregated

هنگام حل یک مدل چندفیزیکی، دو رویکرد وجود دارد که می تواند به عنوان توصیفی از راه حل، برای حل سیستم معادلاتی (معمولاً غیرخطی)  مورد استفاده قرار گیرد. رویکرد Fully Coupled، سیستم بزرگ واحدی از معادلات را تشکیل می دهد که برای همه مجهولات (میدانها) حل می شود و شامل همه کوپلینگ های بین مجهولات (اثرات مولتی فیریک) به صورت یکجا و در یک تکرار واحد می باشد.

از سوی دیگر در بیان تفاوت رویکرد حل Fully Coupled با Segregated میتوان به این اشاره کرد که رویکرد Segregated برای همه مجهولات در یک زمان حل نمیشود. در عوض، این مشکل را به دو یا چند مرحله Segregated Steps تقسیم می کند. هر مرحله معمولاً یک فیزیک واحد را نشان می دهد، اما بعضی اوقات حتی یک فیزیک واحد را می توان به مراحلی تقسیم کرد و گاهی اوقات یک مرحله می تواند شامل چندین فیزیک باشد. مراحل Segregated تکی، از سیستم کامل معادلاتی که با رویکرد Fully Coupled تشکیل شده اند، کوچکتر است. استپهای Segregated به طور متوالی، در یک تکرار واحد حل می شوند، در نتیجه حافظه کمتری لازم است.

نرم افزار بطور خودکار رویکرد Segregated را برای بسیاری از موارد بخصوص مدلهای 3D انتخاب می کند. از طرف دیگر، برای اکثر مدلهای 2D، از رویکرد Fully Coupled به عنوان پیش فرض استفاده می شود. این تنظیمات پیش فرض برای اطمینان  و استحکام کلی حل، انتخاب می شوند.

صرف نظر از رویکرد برای حل مسائل غیرخطی، با تکرار کردن میتوان به راە حل نزدیک شد. یعنی رویکرد Fully Coupled یا Segregated بارها و بارها خوانده می شود و به تدریج به حل مسئله غیرخطی همگرا می شود. از آنجا که رویکرد Fully Coupled تمام روابط کوپلینگ بین مجهولات را در بر می گیرد، اغلب در مقایسه با رویکرد Segregated، با استحکام تر بوده و در تکرارهای کمتری همگرا می شود. با این حال، هر تکرار به حافظه و زمان نسبتاً بیشتری برای حل کردن نیاز دارد، بنابراین رویکرد Segregated در کل می تواند سریعتر باشد. پس این موضوع نیز یکی از تفاوت های رویکرد حل Fully Coupled با Segregated است. برای راهنمایی کلی در حل مدلهای غیرخطی، به:  Knowledge Base 103: Improving Convergence of Nonlinear Stationary Models مراجعه کنید. برای راهنمایی در مورد چگونگی کاهش الزامات حافظه به  Knowledge Base 1030: Error: “Out of memory”. مراجعه کنید.

تنظیمات رویکرد Fully Coupled یا Segregated

برای استفاده از رویکرد Fully Coupled در مدلی که بصورت پیش فرض از رویکرد Segregated استفاده می کند، تنظیمات Study> Solver Configurations را باز کزده و به دنبال مشخصه های Stationary Solver یا Time-Dependent Solver باشید. بر روی این مشخصه کلیک راست کرده و Fully Coupled را انتخاب کنید، یک مشخصه جدید Fully Coupled در دنباله solver ظاهر می شود و گزینە Segregated Solver حالت خاکستری رنگ خواهد شد.

رویکرد حل Fully Coupled یا Segregated

مشخصه Fully coupled

برای تنظیم رویکرد Segregated، بر روی گزینه Stationary Solver یا Time-Dependent Solver کلیک راست کرده و Segregated را برای اضافه کردن مشخصه جدید انتخاب کنید. سپس بر روی مشخصه Segregated کلیک راست کرده و حداقل دو Segregated Steps را اضافه کنید و متغیرهای متناسب با فیزیک مورد نظر خود را برای حل در هر مرحله یا استپ انتخاب کنید.

تنظیمات و تفاوت رویکرد Fully Coupled با Segregated

مشخصه Segregated و زیر مشخصه Segregated Step

تفاوت حلگر سیستم خطی Direct با Iterative

صرف نظر از تفاوت رویکرد حل Fully Coupled با Segregated ، در هر تکرار یک سیستم خطی از معادلات حل می شود. دو نوع الگوریتم برای حل سیستمهای خطی معادلات (حل کننده Direct و Iterative) وجود دارد.

آموزش عمومی و جامع بخش مطالعه در نرم افزار کامسول

آموزش ویدئویی پیشنهادی برای تنظیمات مطالعه و حلگر در کامسول

حل کننده های Direct این مزیت را دارند که قوی تر و عمومی تر هستند. حلگر Direct این اشکال را دارد که به حافظه و زمان نسبتاً زیادی نیاز دارد و الزامات حافظه و زمان حل با افزایش اندازه مسئله به سرعت بالا می روند. حل کننده های Iterative به حافظه و زمان کمتری نیاز دارند و این نیاز با افزایش اندازه مدل، با مقیاس کمتری افزایش می یابد. با این حال، حل کننده های Iterative قدرت کمتری دارند، همگرایی آنها برای مشکلات به اصطلاح ill-conditioned کندتر خواهد بود. ill-conditioned ممکن است هنگامی ایجاد شود که مثلاً کنتراست بسیار بالایی در خواص ماده وجود داشته باشد یا نسبت ابعاد هندسی ( aspect ratio) بسیار بالا باشد. نمونه هایی از مسائلی که تقریباً ill-conditioned هستند شامل خم شدن ساختاری یک تیر باریک بسیار بلند یا یک مدل جریان الکتریکی که در آن هدایت الکتریکی مواد، تفاوت فاحشی دارد.

حل کننده های Direct موجود در COMSOL Multiphysics عبارتند از: PARDISO ، MUMPS و SPOOLES ، و همچنین یک Dense Matrix Solver . احتمالا PARDISO یا MUMPS سریعترین هستند و SPOOLES احتمالاً از کمترین حافظه استفاده می کند. اما همه باید به یک جواب، همگرا شوند. Dense Matrix Solver فقط باید برای مدل های Boundary Element Method استفاده شود.

انواع مختلفی از حل کننده های Iterative در دسترس هستند و هر کدام شامل چندین تنظیمات سطح پایین هستند. انتخاب دستی یک حل کننده Iterative و مرتب کردن این تنظیمات معمولاً توصیه نمی شود. هنگامی که یک حل کننده Iterative مناسب برای یک مشکل خاص شناخته شده باشد، نرم افزار به طور خودکار آن ترکیب را به عنوان گزینه ای ارائه می دهد.

انتخاب Direct Solver یا Iterative Solver

برای انتخاب بین یکی از حل کننده سیستم خطی Iterative یا Direct، با توجه به ذکر تفاوت حلگر Direct با Iterative به تنظیمات Fully Coupled بروید (اگر از یک رویکرد Fully Coupled استفاده شده است) یا یکی از Segregated Step ها (در صورتیکه از رویکرد Segregated استفاده کنید) را انتخاب کنید و در بخش General, گزینه Linear Solver را به یکی از گزینه های موجود تغییر دهید.

تفاوت حلگر Direct Solver با Iterative Solver
کاربرد حل کننده Iterative در مشخصە Fully Coupled

PARDISO ، MUMPS ، SPOOLES ، Dense Matrix Solver

کاربرد حل کنندە Direct در مشخصە Segregated Steps

این متن از وبسایت comsol ترجمه شده است، استفاده از ترجمه با ذکر نام کامسولفا مجاز است. برای مشاهده متن اصلی

دیدگاه کاربران
  • تکنیکهای حل خطای واگرایی یا همگرا نشدن پاسخ در نرم افزار کامسول - کامسولفا 3 دسامبر 2020

    […] گزینه Fully Coupled در زیرمجموعه گره study بروید. (آموزش روش حل Fully Coupled و Segregated را مطالعه کنید) برای اینکه این گره ظاهر شود، ممکن است […]

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.