تعیین مش و تنظیمات آن در کامسول

در COMSOL Multiphysics، تعیین مش (Meshing) یکی از مراحل کلیدی در فرآیند شبیه‌سازی است که به تقسیم هندسه به بخش‌های کوچک‌تر و قابل محاسبه کمک می‌کند. مش‌بندی کیفیت حل مدل را تعیین می‌کند و به‌طور مستقیم بر دقت و زمان محاسبات تأثیر دارد. انتخاب نوع و دقت مش به فیزیک مدل و پیچیدگی هندسه بستگی دارد.

مراحل تعیین مش در COMSOL

1. وارد شدن به قسمت Meshing پس از تعریف هندسه و شرایط مرزی، وارد پنل Mesh در Model Builder شوید.

2. انتخاب نوع مش COMSOL به طور پیش‌فرض چندین نوع مش برای هندسه‌های مختلف ارائه می‌دهد:

   • Free Tetrahedral: مناسب برای هندسه‌های سه‌بعدی با اشکال نامنظم.

   • Structured (گرید مستطیلی): برای مدل‌هایی با هندسه ساده و مستطیلی.

   • Free Triangular: برای هندسه‌های دو بعدی.

   • Hybrid Meshing: ترکیبی از مش‌های مختلف برای بهینه‌سازی دقت و زمان محاسبات.

3. تنظیم اندازه مش اندازه مش می‌تواند به‌صورت دلخواه تنظیم شود:

   • Coarse: مش با اندازه بزرگتر که زمان محاسباتی کمتر دارد، اما دقت کمتری هم دارد.

   • Fine: مش با اندازه کوچکتر که دقت بالاتری دارد، اما زمان محاسبات بیشتر می‌شود.

   • Custom: شما می‌توانید اندازه مش را به‌صورت دلخواه وارد کرده و کنترل دقیقی بر نحوه تقسیم‌بندی داشته باشید.

4. اتوماتیک یا دستی بودن مش COMSOL به‌طور خودکار مش را برای هندسه انتخاب می‌کند، اما در صورت نیاز می‌توان تنظیمات دستی را اعمال کرد.

   • برای مش‌های دستی می‌توانید از ابزارهای اصلاحی مانند Refinement برای افزایش دقت در نواحی خاص یا Coarsening برای کاهش تعداد المان‌ها در مناطق ساده‌تر استفاده کنید.

5. مش‌های تطبیقی در مدل‌های پیچیده که نیاز به دقت بالاتری در نواحی خاص دارند، می‌توان از Adaptive Mesh Refinement استفاده کرد. این تکنیک به COMSOL اجازه می‌دهد تا در مناطقی که تغییرات فیزیکی زیادی رخ می‌دهد، مش را به‌طور خودکار ریزتر کند.

تنظیمات مش در COMSOL

1. Refinement (ریز کردن مش) برای افزایش دقت در نواحی خاص می‌توان از گزینه Refinement استفاده کرد. این کار باعث می‌شود مش در آن نواحی ریزتر شده و تحلیل دقیق‌تری انجام شود. معمولاً در نواحی که تغییرات شدید فیزیکی یا تنش زیاد است، نیاز به مش ریزتری داریم.

2. Boundary Layers (لایه‌های مرزی) در مسائل جریانی (مانند جریان سیالات)، برای بهبود دقت در نواحی نزدیک به مرزها می‌توان از Boundary Layers استفاده کرد. این ویژگی به ایجاد مش دقیق‌تری در نواحی نزدیک مرزهای هندسه (مانند دیواره‌ها) کمک می‌کند.

3. Mapped Mesh این نوع مش برای هندسه‌هایی که ساختار منظم دارند مناسب است. در این روش، مش به‌صورت یک شبکه منظم (شبیه گرید) روی سطح هندسه قرار می‌گیرد.

4. ترکیب مش‌ها (Mesh Control) در COMSOL، می‌توان برای هر ناحیه یا بخش از هندسه، کنترل خاصی بر نوع مش اعمال کرد. مثلاً در نواحی خاص از هندسه که نیاز به دقت بیشتری است، می‌توان مش‌های ریزتر و در نواحی دیگر مش‌های درشت‌تر استفاده کرد.

نکات مهم در تعیین مش

• زمان محاسبات: مش‌های ریزتر نیاز به زمان محاسباتی بیشتری دارند. بنابراین، باید تعادلی بین دقت و زمان محاسبات برقرار کرد.

• دقت نتایج: در مسائل پیچیده و دقیق، مش باید به‌گونه‌ای انتخاب شود که بتواند تغییرات فیزیکی سیستم را به‌طور صحیح مدل‌سازی کند.

• همگرایی (Convergence): استفاده از مش‌های درشت ممکن است باعث همگرایی سریع‌تر شود، اما ممکن است به دقت نتایج آسیب برساند. از طرف دیگر، مش‌های ریزتر همگرایی بیشتری دارند ولی نیاز به زمان محاسباتی طولانی‌تری دارند.

• انتخاب مناسب برای هندسه‌های پیچیده: برای هندسه‌های پیچیده‌تر، استفاده از مش‌های تطبیقی یا مش‌های ترکیبی بهترین نتیجه را می‌دهد.

جمع‌بندی

مش‌بندی صحیح در COMSOL، کلید دستیابی به نتایج دقیق و سریع است. در انتخاب اندازه مش، نوع مش و تنظیمات مربوطه باید دقت کافی داشت تا هم دقت مدل حفظ شود و هم زمان محاسبات کاهش یابد. انتخاب مش مناسب بسته به نوع فیزیک مدل و هندسه، تعیین‌کننده کیفیت شبیه‌سازی است.