Геометрическое ядро в COMSOL Multiphysics®

16/04/2014

Геометрическое ядро — это программный компонент, который позволяет создавать и редактировать геометрию в COMSOL Multiphysics®. Что же такое «геометрическое ядро» и как оно используется при моделировании? Давайте вместе разбираться!

Роль геометрии в процессе моделирования

Как правило, первым шагом при построении модели в COMSOL Multiphysics является создание геометрии или её импорт. Можно отрисовать, как очень точную, так и упрощённую геометрию устройства. Всё зависит от цели моделирования.

Есть несколько способов построения геометрии. Например, можно построить профиль на рабочей плоскости, а затем вытянуть его при помощи операции «extrude». Либо можно создать несколько твердотельных объектов, а затем объединить их функцией «union». Иногда устройство состоит из нескольких частей. Чтобы применить различные материалы к разным частям, их надо создавать как отдельные твердотельные объекты.

Обычно после импортирования CAD-файла геометрию нужно упростить, удалив некоторые мелкие или ненужные детали. В программном обеспечении COMSOL® есть возможность добавления дополнительных элементов к импортированной геометрии. Независимо от того, как создавалась геометрия, в любой момент можно вернуться и отредактировать каждую операцию, последовательность которых показана в дереве модели в узле Geometry.

После создания геометрии необходимо выбрать материалы, добавить необходимые физические интерфейсы, задать граничные условия и построить сетку. На данном этапе можно вернуться и изменить геометрию, если необходимо. В таком случае все заданные материалы и граничные условия сохранятся. Для обеспечения точного приближения геометрии важно правильно построить сетку. Наконец, после расчёта нам доступны графики результатов моделирования.

На рисунке изображена геометрия диска колеса на разных этапах расчёта на выносливость.
Геометрия диска колеса на разных этапах расчёта на выносливость.

Математические основы

Геометрическое ядро в COMSOL Multiphysics — это программный компонент, который обеспечивает правильную работу всех вышеуказанных функций. Ядро отслеживает математические представления геометрических объектов, которые мы отрисовываем или импортируем. В нём заложены функции и алгоритмы для построения и комбинирования объектов, например, присоединение, пересечение или разделение на части. Кроме того, стоит упомянуть о еще одной функции геометрического ядра, которая обеспечивает ассоциативность, то есть за счёт неё при изменении геометрии нет необходимости повторно задавать физические параметры. Также ядро может предоставлять информацию о геометрии другим программным компонентам, например, данные с расчётом проекций или кривизны линий и поверхностей для построения сетки.

Не одно, а целых два доступных ядра

В COMSOL Multiphysics доступна очень гибкая настройка геометрических ядер под различные задачи. Для обеспечения наилучшей производительности программное обеспечение COMSOL предоставляет целых два геометрических ядра. Одно из них — ядро COMSOL (COMSOL kernel), которое наилучшим образом подходит для геометрии, созданной непосредственно в программе. Для обработки импортированной геометрии с помощью модуля Импорт данных из CAD и LiveLink™ для сторонних CAD-пакетов используется специализированное ядро Parasolid® (в пользовательском интерфейсе оно названо просто CAD Import Module kernel).

Ядро Parasolid® поддерживает функционал по предварительной обработке (Repair) импортированной CAD-геометрии. Также оно позволяет упрощать геометрию, например, удалять скругления или отверстия. Но на самом деле, в этом ядре заложен гораздо больший функционал, чем простое исправление и упрощение элементов. К слову, стандартные геометрические операции тоже в нём доступны. Это значит, что, используя это ядро, мы также можем создавать и изменять геометрию, включая импорт сторонних CAD-компонентов.

Пример упрощения геометрии в COMSOL Multiphysics
На рисунке показано удаление отверстий и неровностей в процессе упрощения геометрии.

Выбор геометрического ядра

При установке лицензионной версии COMSOL Multiphysics, которая включает модуль Импорт данных из CAD или LiveLink™ для сторонних CAD-пакетов, ядро Parasolid® устанавливается по умолчанию для создания новых моделей. При необходимости это можно легко изменить в Настройках.

На рисунке изображено окно настроек в программном обеспечении COMSOL.

Для этого после начала моделирования в настройках выберите узел «Геометрия».

На рисунке изображено окно настроек узла Геометрия в программном обеспечении COMSOL.

В нём вы можете изменять ядро, которое будет обрабатывать геометрию в текущей модели. Если таким образом изменить ядро, то нужно будет перестроить геометрию, используя уже новое ядро. Важно отметить, что нельзя переключиться на ядро COMSOL, если геометрия модели включает операции, доступные только в ядре CAD Import Module kernel. Эти операции типа Defeaturing (упрощение) и Repair (исправление) в панели инструментов Geometry и функционал Import (если расширение импортируемого файла поддерживается расширением CAD Import). В таком случае можно воспользоваться функцией конвертирования, как показано ниже.

Конвертирование элементов геометрии

После импорта из CAD-файла мы обычно исправляем и упрощаем геометрию перед моделированием, используя функции, доступные в ядре CAD Import Module kernel. Есть простой двухэтапный метод для преобразования геометрической последовательности, созданной на ядре Parasolid®, в формат COMSOL. Первым шагом мы конвертируем упрощенные элементы геометрии в формат COMSOL. Операция конвертирования в формат COMSOL находится во вкладке Conversions (Преобразования) на рабочей панели узла Геометрия, как показано на рисунке ниже.

Скриншот с указанием операции конвертирования (Convert to COMSOL) на рабочей панели узла Геометрия

Вторым шагом мы экспортируем сконвертированные элементы геометрии в формат COMSOL Multiphysics (.mphbin или .mphtxt).

Дополнительные ресурсы

Parasolid — зарегистрированная торговая марка компании Siemens Product Lifecycle Management Software Inc. или ее дочерних компаний в Соединенных Штатах Америки и других странах. Любые другие товарные знаки являются собственностью их владельцев. Компания COMSOL AB, ее дочерние компании и продукция, не связаны, не утверждались, не финансировались и не поддерживались этими владельцами. Полный список таких владельцев товарных знаков представлен на сайте www.comsol.ru/trademarks.

Рубрики блога


Комментарии (0)

Оставить комментарий
Войти | Регистрация
Загрузка...
РУБРИКАТОР БЛОГА COMSOL
РУБРИКИ
ТЕГИ