آموزش نرم‌افزار CST – مش بندی

مدل یک ساختار در محیط نرم‌افزار CST به‌صورت کاملا پیوسته است. برای تبدیل این مدل پیوسته به یک مدل قابل‌درک برای کامپیوتر، جهت انجام محاسبات و حل معادلات میدان، نیاز به گسسته سازی مدل داریم. به این فرآیند گسسته سازی مدل و تبدیل آن به المان‌های کوچک، مش بندی می‌گوییم.

هرچقدر سلول‌های مش دقیق‌تر و کوچک‌تر انتخاب شود، نتایج شبیه‌سازی به نتایج دنیای پیوسته، نزدیک‌تر خواهد بود. کوچک‌سازی تا جایی می‌تواند ادامه یابد که ابعاد گسسته قابل صرف‌نظر کردن باشد یا به‌دقت موردنظر برسیم.

مش Hexahedral

مش Hexahedral به دو صورت خودکار و Adaptive انجام می‌شود. در حالت اول متناسب با ساختار و پارامترهای تعریف‌شده مانند ابعاد کوچک‌ترین و بزرگ‌ترین سلول مش، مش بندی انجام‌شده و شبیه‌سازی شروع می‌شود.

در حالت Adaptive، بعد از هر مرحله مش بندی و شبیه‌سازی، مقدار خطا بررسی می‌شود. درصورتی‌که این مقدار، بیشتر از مقدار تعریف‌شده باشد، مش‌ها اصلاح‌شده و مجددا شبیه‌سازی انجام می‌شود. این فرآیند تا زمان رسیدن به خطای موردنظر ادامه می‌یابد.

این نوع مش بندی در روش‌های عددی FIT و TLM استفاده می‌شود.

مش Tetrahedral

در مش Tetrahedral ابتدا ساختار به سلول‌های مجاور هم تقسیم می‌شود. سپس روی این سلول‌ها مش بندی سطحی و حجمی اعمال می‌شود. در این روش هم استفاده از حالت Adaptive منجر به نتیجه بهتر و مش بندی دقیق‌تر خواهد شد.

مش Tetrahedral در روش عددی FEM استفاده می‌شود.

مش Surface

مش Surface برای ساختارهای مسطح و چندلایه مثل فیلتر‌ها و آنتن‌های مایکرواستریپ و… به کاهش حجم محاسبات و افزایش سرعت کمک می‌کند. از این نوع مش در روش عددی MoM استفاده می‌شود.

تنظیمات مش بندی

پس از انتخاب حل‌کننده مناسب، به‌طورر پیش‌فرض یک مدل مش بندی برای آن در نظر گرفته می‌شود. به‌عنوان‌مثال، حل‌کننده Time Domain به‌طور پیش‌فرض از Hexahedral و حل‌کننده Frequency Domain از Tetrahedral استفاده می‌کند.

برای ساختارهای نرمال، زمانی که از Project Template‌ برای ایجاد پروژه جدید استفاده می‌کنید، بهترین تنظیمات مش‌بندی اعمال می‌شود. برای ساختارهای پیچیده‌تر، در صورت نیاز می‌توانید از Simulation: Mesh > Global Properties برای تنظیمات دقیق‌تر استفاده کنید.

در این پنجره می‌توانید حداقل و حداکثر ابعاد سلول‌های مش در نزدیکی ساختار یا فضای دور از آن، چگالی سلول‌ها در لبه‌ها و… را تعیین کنید.

مش بندی و زمان شبیه‌سازی

مش بندی دقیق‌تر، نتایج بهتری را نتیجه می‌دهد. مش بندی دقیق‌تر به معنی افزایش تعداد مش‌ها است و این یعنی افزایش تعداد معادلات برای حل شدن! افزایش معادلات نیاز به حافظه RAM‌ بیشتر و زمان شبیه‌سازی بیشتری دارد.

افزایش زمان شبیه‌سازی دو دلیل دارد: یکی اینکه افزایش تعداد معادلات به معنی افزایش تعداد محاسبات است. مورد دوم به مشخصات حل‌کننده مربوط می‌شود. حل‌کننده حوزه فرکانس و حل‌کننده مقدار ویژه، وقتی از مش‌های کوچک‌تر استفاده می‌شود، همگرایی کندتری دارند. همچنین برای حل‌کننده حوزه زمان، به ازای مش‌های کوچک‌تر باید بازه‌های زمانی کوچک‌تری انتخاب شود تا حل‌کننده ناپایدار نشود.

منبع: RFplus