واحدها و سیستم ها در کامسول (comsol)

واحدها و سیستم ها در کامسول (comsol) یک واحد کمیت یا خاصیت مشخص و مشخصی است که مقدار آن کمیت را می توان به صورت مضربی از آن واحد اندازه گیری بیان کرد. آموزش کامسول واحدهای کمیت های مختلف یک سیستم واحد را تشکیل می دهند. با گذشت زمان، بسیاری از سیستم های واحد اهمیت خود را از دست داده اند و دو سیستم غالب باقی می مانند: متریک و انگلیسی.
سیستم بین المللی واحدها (SI) از سیستم متریک مشتق شده است و اکنون استاندارد جهانی است. ایالات متحده، میانمار و لیبریا تنها کشورهایی هستند که به طور کامل به SI تبدیل نشده اند. اگرچه اکثر کشورها برای استفاده حرفه ای به واحدهای SI تغییر مکان دادند، بسیاری از واحدهای سنتی هنوز در سطح محلی استفاده می شوند.
سیستم واحد دیگر، سیستم امپراتوری یا مرسوم ایالات متحده است.
Unit System که شکل مدرن سیستم های واحد انگلیسی است. (اگرچه با سیستم امپراتوری متفاوت است، اما سیستم واحد عرفی ایالات متحده در این پست وبلاگ برای عمومیت، سیستم امپراتوری نامیده می شود.)

آموزش کامسول 

طبق تحقیقات انجام شده روی کشتی واسا در سال 2012، یکی از دلایل اصلی فاجعه ساختار کشتی نامتقارن بود: کشتی در سمت بندر سنگین‌تر از سمت راست بود. محققان دریافتند که چهار خط کش که توسط کارگران واسا استفاده می شد استانداردهای اندازه گیری متفاوتی داشتند. دو خط کش از واحد سوئدی برای پاها استفاده کردند که 1 فوت برابر با 12 اینچ است. دو خط کش دیگر از واحد هلندی برای پاها استفاده کردند که در آن 1 فوت برابر با 11 اینچ است. با عدم تبدیل واحدها به سیستم واحد استاندارد، سازندگان کشتی باعث عدم تقارن در ساختار کشتی شدند که یکی از دلایل اصلی غرق شدن آن بود.

با پرش به جلو در زمان، مدارگرد آب و هوای مریخ نمونه معروفی از شکست اکتشاف فضایی است که با استفاده از دو سیستم واحد مختلف ایجاد شده است. ناسا مدارگرد آب و هوای مریخ را در دسامبر 1998 برای مطالعه آب و هوای مریخ به فضا پرتاب کرد. با این حال، در سپتامبر 1999، تماس با مدارگرد قطع شد و ماموریت ناموفق اعلام شد.

ناسا بررسی کرد که چه چیزی اشتباه رخ داده است و هشت عامل مؤثر در گزارش شکست را شرح داد. آنها علت اصلی را ترجمه ناموفق واحدهای امپراتوری به واحدهای SI عنوان کردند. در طول مانور قرار دادن مداری، ارتفاع مورد نظر مدارگرد از سطح مریخ 110 کیلومتر بود. با این حال، در مسیری قرار گرفت که مدارگرد را در ارتفاع 57 کیلومتری از سطح مریخ قرار می داد که باعث شد مدارگرد با جو مریخ تماس پیدا کند و متلاشی شود.

همانطور که مشخص است، نرم افزار مورد استفاده برای محاسبه ضربه لازم برای مانور از سیستم واحد امپریال استفاده می کند که داده ها را بر حسب پوند-ثانیه ارائه می دهد. نرم افزار مورد استفاده برای محاسبه مسیر مدارگرد این داده ها را در SI به صورت نیوتن ثانیه تفسیر کرد. این امر مدارگرد را در مسیر اشتباه قرار داد.

استفاده از واحدها و سیستم ها در کامسول (comsol)

آموزش کامسول سیستم های واحد مختلف را پشتیبانی می کند و تبدیل آسان و دقیق بین آنها را امکان پذیر می کند. در سطح ریشه مدل (یا گره ریشه)، نرم افزار COMSOL Multiphysics شما را قادر می سازد یک سیستم واحد مناسب و تغییرات مختلف آن را انتخاب کنید:

برای نشان دادن قابلیت‌های سیستم‌های واحد، از مدلی از Application Library استفاده می‌کنیم: Cantilever مخروطی با دو Load Cases.

انتخاب سیستم واحد شما را به استفاده از واحدهای سیستم انتخابی محدود نمی کند. در عوض، سیستم واحد انتخاب شده به طور پیش‌فرض برای کمیت‌های فیزیکی که هیچ واحدی به طور خاص نوشته نشده است، اعمال می‌شود.

نگاهی به ویژگی Boundary Load در مدل آموزشی بیندازید. تصویر سمت چپ زیر بار مرزی را در جهت x برابر 10 [MN/m] بر حسب واحد SI نشان می‌دهد. با این حال، همان بار را می توان در واحدهای مهندسی بریتانیا ارائه کرد. یعنی نیروی پوند به صورت 57101.47 [lbf/in]. با حل مدل با بار مرزی معادل در واحدهای مهندسی بریتانیا، دقیقاً همان نتیجه SI را دریافت می کنید.

اگر یک واحد نادرست یا غیرمنتظره را اختصاص دهید چه نرم افزاری انجام می دهد؟ در این حالت، صفحه نمایش ورودی برای رابط فیزیک، ویژگی های فیزیک و مواد نارنجی به نظر می رسد. یک واحد ناسازگار می تواند با جمع عبارات با واحدهایی که مقادیر فیزیکی متفاوتی را نشان می دهند، مانند: 273[K] + 3[ft] رخ دهد. یک راهنمای ابزار پیامی را در فیلد مربوطه نمایش می دهد.

برای واحدهای معتبر اما غیرمنتظره، پیام حاوی واحدهای استنباط شده و مورد انتظار در سیستم واحد فعلی است. برای ویژگی بار مرزی در مدلی که در بالا توضیح داده شد، اگر بار به کیلوگرم وارد شود، نمایش فیلد ورودی بار نارنجی است و هنگامی که نشانگر روی متن حرکت می‌کند، یک پیام هشدار نشان می‌دهد. در این مورد، یک بار مرزی که به عنوان 10 [kg] داده می شود، در واقع به عنوان 10 بدون واحد در نظر گرفته می شود، که در سیستم واحد داده شده به معنای 10 [N/m] است.

در گره Geometry، می توانید واحدهای متریک مقیاس شده یا پیشوند طول و همچنین زاویه را بر حسب درجه یا رادیان مشخص کنید. برای کاربردهای خاص، مانند MEMS، ممکن است به واحدهای هندسه در میکرومتر به جای متر نیاز داشته باشید.

آموزش comsol ویژگی های مواد از Material Library

تنظیم پیش فرض با این حال، باید توجه داشته باشید که واحد طول برای هندسه بر واحدهایی که شامل طول در رابط‌های فیزیک یا هر بخش دیگری هستند، تأثیر نمی‌گذارد. ویژگی های مواد از Material Library به طور پیش فرض در واحدهای SI هستند، بنابراین تغییر سیستم واحد مدل، داده های مواد را به طور خودکار تغییر نمی دهد.

پارامترها و متغیرها (تعریف ها) را می توان در هر واحد با نوشتن واحد در پرانتز جلوی اعداد تعریف کرد. منطق یکسانی برای توابع (تعریف) اعمال می شود، جایی که واحدهای آرگومان ها و توابع را می توان به طور جداگانه مشخص کرد. متغیر، پارامترها و توابع واحدهای مختلف نسبت به سیستم واحد مدل را می توان در داده های مواد و ویژگی های فیزیک استفاده کرد.

COMSOL شامل ابزارهای پس پردازش برای قدرت و انعطاف‌پذیری بیشتر است، که به شما امکان می‌دهد نتایج خود را در سیستم‌های واحد مختلف یا واحدهای مقیاس‌شده/پیشوند متفاوت از یک سیستم واحد مشاهده کنید. به عنوان مثال، نمودار پیش فرض تنش فون میزس در رابط مکانیک جامد را می توان با 19 واحد مختلف تجسم کرد. با این حال، هنگامی که سیستم واحد مدل به سیستم واحد مهندسی بریتانیا تغییر می کند، تنش فون میزس را می توان در 49 واحد مختلف مشاهده کرد.

مثال های زیادی وجود دارد که سازگاری نرم افزار COMSOL را نشان می دهد. به عنوان مثال، هم نام و هم نمادها را می توان برای یک واحد استفاده کرد. شما می توانید یک جریان الکتریکی را در واحدهای SI به صورت 2.4 [آمپر] یا 2.4 [A] نشان دهید. مدل‌سازی FSI در یک بالون آبی با کامسول

نتایج

در این پست وبلاگ، نحوه برخورد نرم‌افزار با سیستم‌های واحد مختلف، انعطاف‌پذیری استفاده و اختلاط واحدها از سیستم‌های واحد مختلف، و نحوه رسیدگی به واحدهای غیرمنتظره را نشان داده‌ایم. این عملکرد به شما امکان انعطاف بیشتر در مدل‌سازی را می‌دهد و احتمال خطا را در هنگام برخورد با سیستم‌های واحد مختلف یا واحدهای مشتق شده/پیشوند یک سیستم کاهش می‌دهد.