ایجاد هندسه مدل در کامسول

ایجاد هندسه مدل (Geometry Creation) در نرم‌افزار COMSOL Multiphysics نخستین و مهم‌ترین گام در فرآیند مدل‌سازی فیزیکی است. این بخش تعیین‌کننده شکل، اندازه، موقعیت و اجزای مختلف سیستم مورد شبیه‌سازی است و پایه‌ای برای تحلیل‌های فیزیکی بعدی محسوب می‌شود. COMSOL ابزارهای قدرتمند و متنوعی برای طراحی هندسه در دو بعد (2D)، سه بعد (3D) و حتی مدل‌سازی محوری (2D Axial-Symmetric) در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

ویژگی‌های کلیدی طراحی هندسه در COMSOL

۱. حالت‌های طراحی

• 2D: مناسب برای مدل‌سازی‌های صفحه‌ای یا تقارن دوبعدی

• 2D Axisymmetric: برای مدل‌هایی که حول یک محور تقارن دارند (مثل لوله‌ها یا مخازن)

• 3D: برای مدل‌سازی کامل در فضای سه‌بعدی

۲. رسم مستقیم در نرم‌افزار

COMSOL ابزارهای گرافیکی برای رسم اشکال پایه مانند خط، مستطیل، دایره، بیضی، مکعب، کره، استوانه و مخروط دارد. این اشکال می‌توانند با هم ترکیب شده یا برش داده شوند تا شکل نهایی حاصل شود.

۳. استفاده از پارامترها

می‌توان از پارامترهای تعریف‌شده (مثلاً طول، شعاع، ضخامت) برای ساخت هندسه استفاده کرد تا مدل به‌صورت پارامتریک قابل تغییر باشد. این ویژگی در انجام مطالعات پارامتری و بهینه‌سازی بسیار مفید است.

۴. وارد کردن هندسه از نرم‌افزارهای CAD

برای پروژه‌های صنعتی یا پیچیده، امکان وارد کردن فایل‌های CAD با فرمت‌هایی نظیر:

• STEP (.step, .stp)

• IGES (.iges, .igs)

• STL (.stl)

• DXF (.dxf)
  وجود دارد. ماژول اختصاصی CAD Import Module برای این کار پیشنهاد می‌شود.

۵. ویرایش و عملیات هندسی

ابزارهای متنوعی برای ترکیب، برش، چرخش، قرینه‌سازی، جابه‌جایی، مقیاس‌دهی، نازک‌سازی (thicken)، صاف‌کردن گوشه‌ها و ... در دسترس هستند.

۶. کار با مجموعه‌های هندسی (Geometry Sequences)

هر عمل هندسی به‌عنوان یک گام در سکانس طراحی ذخیره می‌شود. این سکانس‌ها قابل بازبینی، ویرایش یا کپی‌برداری برای پروژه‌های دیگر هستند.

مراحل طراحی هندسه در COMSOL

1. تعریف مدل جدید و انتخاب فیزیک‌ها
   در ابتدا باید نوع مدل (2D، 3D، یا Axial) و نوع فیزیک‌ها انتخاب شوند، چون برخی فیزیک‌ها با ابعاد خاصی سازگارند.

2. تعریف پارامترها (اختیاری اما توصیه‌شده)
   با استفاده از تب Global Definitions > Parameters می‌توان متغیرهایی مانند r = 0.01 [m] یا L = 10 [cm] تعریف کرد.

3. ورود به بخش Geometry و انتخاب واحدها
   واحد پیش‌فرض قابل تغییر است (مثلاً از متر به میلی‌متر). سپس با استفاده از دستورات طراحی، اشکال مورد نظر ایجاد می‌شود.

4. استفاده از ابزارهای طراحی و ویرایش
   با ابزارهایی مانند Union، Difference، Intersection، Mirror، Rotate، Move و غیره می‌توان فرم نهایی هندسه را ساخت.

5. ساخت نهایی (Build All)
   پس از تکمیل طراحی، روی گزینه Build All Objects کلیک می‌شود تا هندسه نهایی تولید گردد.

نکات مهم

• هندسه باید ساده، دقیق و بدون تداخل داخلی باشد. وجود اشکالات در هندسه ممکن است باعث خطای مش‌زنی یا حل مدل شود.

• در مدل‌های پیچیده، بخش‌بندی منطقی هندسه کمک می‌کند تا شرایط مرزی و مش‌بندی بهتر تعریف شوند.

• امکان استفاده از توابع و شرط‌ها در طراحی اشکال وجود دارد، مثلاً می‌توان موقعیت یک نقطه را به‌صورت تابعی از پارامتر زمان یا شعاع تعریف کرد.

• در صورت نیاز به تغییر در هندسه، کافی‌ست مراحل سکانس هندسی ویرایش شده و مجدداً اجرا شوند.

جمع‌بندی

ماژول هندسه در COMSOL یک ابزار منعطف و قدرتمند برای طراحی ساختارهای ساده تا پیچیده است. چه با ترسیم مستقیم و چه با وارد کردن فایل‌های CAD، می‌توان مدل‌هایی دقیق و قابل اطمینان ساخت. طراحی صحیح هندسه، پایه‌ای برای نتایج شبیه‌سازی دقیق و قابل اعتماد خواهد بود.