کاربرد و تفاوت Form Union و Form Assembly در کامسول چیست؟

شاخه Geometry در Model Builder شامل یک مجموعه از عملیات هندسی است. قبل از توضیح اینکه کاربرد و تفاوت گزینه Form Union یا Form Assembly در کامسول چیست ، کمی با بخش Geometry آشنا شویم، که می‌تواند شامل طرح‌ اولیه، اشکال هندسی، وارد کردن فایل‌های CAD، عملکردهای Boolean و غیره باشد که برای توصیف هندسه مورد نظر شما برای مدل، مورد استفاده قرار می‌گیرند. در پایان این مجموعه، یک مرحله Finalization وجود دارد که می تواند بر اساس Form Union یا Form Assembly تنظیم شود. این انتخاب پی آمدی در توصیف CAD، تنظیمات فیزیک و مش مورد استفاده برای تفکیک هندسه دارد.

 کاربرد Form Union چیست؟

Form Union حالت پیش فرض نهایی سازی (Finalization) هندسه است. در واقع Form Union معادل با گرفتن یک  اتحاد Boolean از همه جسم های موجود در مجموعه هندسه است، بنابراین یک جسم هندسه منفرد، از دامنه های مختلف بسیاری ایجاد می شود. همه اجسام هندسی که با هم مرز مشترک دارند، به یک جسم واحد ( که از دامنه های مختلفی برای هر حجم محصور شده تشکیل شده است) تبدیل خواهد شد. این موضوع در تصویر زیر نشان داده شده است، که در آن سه بلوک با اندازه های مختلف در فضا همپوشانی دارند. نتیجه عملیات Form Union با دامنه هایی از نتایج مختلف و در رنگ های مختلف نشان داده شده است.

 

نتیجه عملیات Form Union

در تنظیمات فیزیک، هر یک از این دامنه‌های متفاوت می‌توانند خواص مواد مختلفی داشته باشند. به طور پیش فرض، پیوستگی میدان و شارها در سرتاسر مرزهای داخلی حفظ خواهد شد و این امکان وجود دارد تا انواع مختلفی از ناپیوستگی یا شرایط پرشی در مرزهای داخلی، برای فیزیکهای مختلف اضافه شود.

هنگام ایجاد مش، مش در همه جا منطبق خواهد شد. سایزهای مش متفاوت را می توان در مناطق مختلف اعمال کرد، اما مش در مرزها دقیقا همخوانی خواهد داشت، همانطور که در تصویر زیر نشان‌داده شده‌است.

داشتن یک مش منطبق برای همه رابط های Electromagnetic Waves و نیز رابط های Magnetic Fields در فضای سه بعدی لازم است؛ این فیزیکها نیاز دارند که المانهای مش در تمامی مرزها منطبق و همتا باشند.

مفهوم فیزیکی در Form Union این است که دامنه های موجود در مدل نمی توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند یا روی هم بلغزند. این یک پیش فرض مناسب برای اکثر مدل سازی ها در COMSOL Multiphysics است، اما زمانی که از هر یک از رابط‌های فیزیکی زیر استفاده شود، استفاده از Form Union معتبر نیست:

• Solid Mechanics، زمانی که شرط مرزی Contact استفاده گردد.
• Multibody Dynamics
• Rotating Machinery, Magnetic
• Rotating Machinery, Fluid Flow

هنگامی که هر یک از فیزیکهای فوق مورد استفاده قرار می گیرد، یا زمانی که می خواهید مش غیر منطبق بین دامنه های مجاور برقرار کنید، هندسه باید با تنظیمات Form Assembly نهایی شود.

کاربرد Form Assembly چیست؟

تفاوت Form Assembly و Form Union در کامسول اینست که Form Assembly اجسام هندسه به صورت یکپارچه و بهم پیوسته در نظر نمیگیرد. در اینجا فرض بر این است که همه اجسام هندسی بدون همپوشانی و جدا از هم هستند. بنابراین شما نمی‌توانید از عملکرد Form Assembly هنگامی که هر همپوشانی فضایی بین اجسام  وجود دارد، استفاده کنید. تعداد دامنه های موجود در مدل در حالت Form Assembly تغییر نخواهند کرد.

Form Assembly فقط مرز های همجوار و مرزهای در تماس را در کلیه اجسام شناسایی خواهد کرد و به طور پیش فرض اصطلاحا جفتهای Identity Pairs یا Contact Pairs را از آنها تشکیل خواهد داد. حالت پیش‌فرض این است که این Pairs (مرزهای اجسام  مختلف که در تماس با هم قرار دارند) را به طور اتوماتیک ایجاد کند، اگرچه می توان آن را به صورت دستی نیز تنظیم کرد. هر دو نوع Pairs همچنین می تواند با Imprints ایجاد شود که طرح کلی از نماهای بر روی هم قرارداده شده را نشان می دهد. این مسئله در شکلی منبسط شده در زیر نشان داده شده است، Pairs با شکل هایی پر رنگ نشان داده شده است.

این Pair ها در اصل در زیرشاخه نود Definitions قرار میگیرند.

به طور پیش فرض،تنها یک Pair از تمام شکلهای جفت شده بین دو جسم در بخش Definitions ایجاد می شود، حتی اگر برخی از مرزها غیر مجاور باشند. با انتخاب Split disconnected pairs ، می توان این رفتار نادیده گرفته شود به طوری که مانند تصویر بالا برای هر سطح جفت شده­ ی pair ، یک pair جدا در بخش Definitions ایجاد می شود.

به طور پیش فرض در زمان شبیه سازی، هیچ پیوستگی از میدانها یا جریانها در طول مرزهای Pair وجود ندارد. پیوستگی در مرزهای Pair باید صریحاً اعمال شود. ناپیوستگی یا وضعیت پرش نیز می‌تواند اعمال شود.

دوره جامع آموزش عمومی کامسول- هفته اول-هندسه 

آموزش پیشنهادی برای کاربرد و تفاوت Form Union و Form Assembly در کامسول

در هنگام استفاده از هر یک از رابط های Rotating Machinery، انتخاب گزینه Form Identity Pairs، بدون Imprints  و بدون  Splitting Disconnected Pairs، انتخاب مناسبی است.

انتخاب بین Identity Pair و یا Contact Pair بر اساس فیزیکی که می خواهید آن را حل کنید، انجام می‌شود. تنها زمانی Creating Contact Pairs باید انتخاب شود که یک مسئله Solid Mechanics با وجود شرایط  Contact قرار است حل شود. این بدان معنی است که سطوح دو جسم می توانند با هم برخورد کنند یا از هم جدا شوند، می توانند نسبت به یکدیگر بلغزند و روی هم حرکت کنند و نیروها و جریان ها فقط در صورت وجود تماس بین سطوح منتقل می شوند.

همچنین می توان حالت create no pairs انتخاب کرد که هیچ گزینه جفت شدگی خودکاری در بخش Definitions ایجاد نشود، و این زمانی مناسب است که مسئله ای با فیزیک Multibody Dynamics را حل کنیم.

در صورت تمایل به ایجاد مش های مختلف در دامنه های مجاور ، عملکرد Form Assembly نیز می تواند مفید باشد، ما اول به بررسی انواع مختلفی از مش ایجاد شده می‌پردازیم. تا تفاوتها را درک کنیم.

Assembly Meshing

مقایسه مشهای ایجاد شده با Form Union ، Form Assembly با Imprints  و  Form Assembly بدون Imprints در زیر نشان داده شده است. مش Form Union با شکل های جفت شده مطابق هستند. یعنی المان های مش در هر طرف مرزها، نودها و شکلهای یکسانی دارند. با چنین مشی، پیوستگی میدان و جریان ها به طور طبیعی از طریق متود المان محدود برآورده می شوند.

مش ایجاد شده هنگام استفاده از Form Assembly غیر منطبق است و بنابراین مش در دو طرف Pair متفاوت خواهد بود. اشکال المان ها یکسان نیست در نتیجه نقاط نود نیز یکسان نخواهد بود.

با فعال کردن Imprints، مش هنوز غیر منطبق است، اما لبه ها در مرزهای جفت شده ارتباط دارند. اگرچه نود های دو طرف Pair به اشتراک گذاشته نمی شوند، اما مش های هر دو طرف دارای نودهایی در امتداد لبه های جفت شده خواهند بود. مش حاصل به صورت دقیق تر شکل های جفت شده را نشان می دهد.

دوره جامع آموزش عمومی کامسول- هفته چهارم-مشبندی

آموزش پیشنهادی برای انواع مشبندی در کامسول

در هنگام استفاده از مشهای غیر منطبق، شرط مرزی Pair Continuity  را می توان اضافه کرد که تقریباً پیوستگی میدان و جریان ها را ایجاد می کند. با این حال، مش غیر منطبق نسبت به مش همسان دقت کمتری دارد و به طور فزاینده ای متناسب با سایز مش در Pair های مختلف، دقت کمتری ایجاد میکند. در نتیجه، مش Form Union دقیق ترین حالت خواهد بود اما بیشترین حافظه را برای تحلیل احتیاج خواهد داشت و Form Assembly بدون Imprints کمترین دقت حل را خواهد داشت و از حافظه نسبتاً کمتری برای تحلیل استفاده خواهد کرد.

علاوه بر موارد خاص که قبلاً از آنها نام برده شده، توصیه می شود برای استفاده از مشهای غیر منطبق برای حل مسائل مربوط به آنالیز حرارتی و آنالیز سازه ای تحقیق شود. این مدل‌ها اغلب می‌توانند شامل مجموعه ای از بخش‌هایی باشند که روی هم قرار گرفته اند و به دلیل اندازه های مختلف احتمالا اندازه‌ المان های مش در آنها متفاوت خواهد بود. این موارد (thermal and structural analyses) به احتمال زیاد بیش‌ترین مزیت را از نظر استفاده کمتر از حافظه و در عین حال دقت بسیار خوب، هنگام استفاده از قابلیت های Assembly Meshing نشان می‌دهند.

کاربرد و تفاوت Form Union و Form Assembly در کامسول چیست ؟

این متن از وبسایت comsol به فارسی ترجمه و برگردان شده است، استفاده از ترجمه با ذکر نام کامسولفا مجاز است. مشاهده متن اصلی