تعریف مواد و خواص آن‌ها در کامسول

در نرم‌افزار COMSOL Multiphysics، تعریف مواد و خواص آن‌ها یکی از مراحل کلیدی مدل‌سازی فیزیکی است. در این مرحله مشخص می‌کنیم که اجزای مختلف هندسه از چه موادی ساخته شده‌اند و آن مواد چه ویژگی‌هایی دارند، مانند رسانایی حرارتی، مدول یانگ، ضریب پواسون، ضریب شکست، ضریب نفوذ و...

روش‌های تعریف مواد در COMSOL

۱. استفاده از کتابخانه مواد (Material Library)

COMSOL دارای یک پایگاه داده‌ی داخلی از صدها ماده است که برای فیزیک‌های مختلف کاربرد دارند. این کتابخانه شامل موادی از جمله:

• فلزات (مثل فولاد، آلومینیوم، مس)

• پلیمرها

• شیشه‌ها

• سیالات (آب، هوا، روغن)

• مواد الکترونیکی و مغناطیسی

کافی است وارد Material Browser شوید، ماده مورد نظر را جستجو کرده و به ناحیه‌ای از هندسه اختصاص دهید.

۲. تعریف ماده به صورت دستی

می‌توان مواد دلخواه را از صفر تعریف کرد. در این حالت، نوع خواص و مقادیر آن‌ها به صورت عددی، تابعی، وابسته به دما یا سایر متغیرها وارد می‌شود. مثلاً:

۳. ورود داده‌ها به‌صورت تابعی یا جدولی

در شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌تر، می‌توان خواص ماده را به‌صورت تابعی از دما، فشار، زمان یا سایر پارامترها تعریف کرد:

• مثلاً:

  undefined

  k(T) = 0.02 + 0.001*T

• یا با استفاده از جدول‌های داده‌ای (Interpolated functions)

۴. استفاده از مواد چندفازی یا ترکیبی

برای مدل‌سازی مواد ترکیبی مانند نانوکامپوزیت‌ها، مواد متخلخل یا چندفازی، می‌توان خواص مؤثر را به‌صورت معادل وارد کرد یا از مدل‌های مخصوص در ماژول‌های کامسول بهره گرفت.

مراحل اختصاص ماده به اجزای مدل

1. از پنل Model Builder، روی Materials کلیک کنید.

2. گزینه‌ی Add Material را بزنید.

3. ماده‌ای از کتابخانه انتخاب کنید یا گزینه‌ی Blank Material را برای تعریف دستی بزنید.

4. در پنل بازشده، خواص ماده را ببینید یا تغییر دهید.

5. در پایین، گزینه‌ی Geometric Entity Selection را باز کنید و بخش‌هایی از هندسه را که باید به این ماده اختصاص یابد، انتخاب نمایید.

خواص متداول مورد استفاده در فیزیک‌های مختلف

نکات کاربردی

• مواد را می‌توان بین پروژه‌ها کپی و پیست کرد.

• می‌توان از ماژول Material Library Expansion برای دسترسی به مواد بیشتر استفاده کرد.

• در مدل‌های وابسته به دما، خواص وابسته به دما برای دقت بیشتر ضروری است.

• می‌توان چندین ماده را روی بخش‌های مختلف هندسه اختصاص داد یا از Material Override برای تست شرایط مختلف استفاده کرد.

جمع‌بندی

تعریف دقیق و کامل خواص مواد در COMSOL نقش تعیین‌کننده‌ای در دقت و واقع‌گرایی نتایج دارد. چه از کتابخانه مواد استفاده کنید و چه داده‌های خاص خودتان را وارد کنید، کامسول انعطاف کامل برای مدل‌سازی دقیق فیزیکی را فراهم می‌کند. مدیریت درست مواد، پایه‌ای برای تحلیل مطمئن و معتبر خواهد بود.