شبیه سازی انگشت چسبناک با استفاده از مدل سازی مبتنی بر معادله

یکی از کاربران احتمالی COMSOL در مورد مدل سازی انگشت چسبناک، که اثری در جریان رسانه متخلخل است، به من مراجعه کرد. او راه حل رضایت‌بخشی در جای دیگری پیدا نکرده بود، بنابراین به COMSOL روی آورد. مایلم برخی از بینش خود را در مورد چگونگی تبدیل از ایده به مدل به شبیه سازی با استفاده از “رویکرد خودت انجام بده” و استفاده از قابلیت های مدل سازی مبتنی بر معادله COMSOL Multiphysics با شما به اشتراک بگذارم.

یک رویکرد DIY برای مدلسازی انگشت چسبناک

من که خودم اطلاعات زیادی در مورد موضوع نداشتم، در مجموعه مقالات و ارائه های کنفرانس COMSOL ما جستجوی سریع انجام دادم . (اگر با منبع آشنا نیستید، باید واقعاً آن را بررسی کنید؛ این منبع حاوی مقالات و ارائه‌هایی است که طیف وسیعی از برنامه‌های کاربردی را پوشش می‌دهد که در کنفرانس سالانه COMSOL ما در سراسر جهان به نمایش گذاشته شده‌اند.)

استفاده از مدل سازی مبتنی بر معادلات

این جست و جو مرا به مقاله ای در مورد مدل سازی انگشت چسبناک رساند که توسط اکهارد هولزبچر از دانشگاه جورج آگوست گوتینگن در کنفرانس COMSOL 2009 در میلان ارائه شد. همانطور که آن را اسکن کردم، متوجه شدم که اکهارد مستقیماً از معادلات در شبیه سازی خود استفاده می کند. او مدل خود را بر اساس کار ویل زیمرمن و باد حمسی ، با مدل ریاضی توصیف شده در کار آنها شروع کرد و سپس از COMSOL Multiphysics برای تعریف شبیه‌سازی خاص خود استفاده کرد.

چند نکته در مورد مدل اکهارد:

او از معادلات دیفرانسیل جزئی (PDE) استفاده کرد که مستقیماً در COMSOL ساخته شده است
او از یک تابع تصادفی برای تعیین شرایط اولیه خود برای تولید انگشت گذاری با استفاده از MATLAB استفاده کرد

پس از دریافت حس نسبتاً خوبی از مدل، سعی کردم شبیه سازی او را تکرار کنم. آنچه که در ابتدا شبیه یک مدل چالش برانگیز به نظر می رسید در COMSOL بسیار آسان بود. من به سادگی یک PDE 2 بعدی و ضریب را انتخاب کردم و مدل را پیاده سازی کردم. من مقادیر معقولی را برای پارامترهای فیزیکی انتخاب کردم و توانستم از تابع تصادفی داخلی همراه با COMSOL استفاده کنم. می توانید برخی از نتایج را در اینجا مشاهده کنید:

انیمیشن انگشت گذاری چسبناک

انعطاف پذیری نتایج خوبی ارائه می دهد

اکنون برای افرادی مانند Ekkehard و من، مدل‌سازی مبتنی بر معادله یا، به قول من، شبیه‌سازی DIY، یک رویکرد طبیعی است. اما این برای همه نیست و من این را درک می کنم. زمان آن فرا رسیده بود که با در دست داشتن این نتایج به سمت مشتری برگردم.

معلوم شد که او نتایج را دوست داشته است . این رویکرد کاملاً برای او قابل قبول بود، در درجه اول به این دلیل که او نتایج خوبی گرفت. او دانشمند با تجربه ای بود و معادلات به خوبی برای او مناسب بود. در این مورد، انعطاف پذیری نرم افزار به او اجازه می داد کارهایی را انجام دهد که قادر به انجام آن در جای دیگر نبود.

برای من جالب است که گاهی اوقات هنوز سوالاتی مانند “چه ماژولی برای استفاده از معادلات نیاز دارم؟” این همان چیزی است که COMSOL Multiphysics بر آن استوار است. این در ساختار اساسی ما است. در حالی که مجبور نیستید معادلات خود را وارد کنید، همیشه این گزینه را دارید – در همه ماژول های ما. پس از این تجربه، اعتماد من به COMSOL هرگز بالاتر نبوده است، و من از پایگاه کاربری که توسعه داده‌ایم بسیار تحت تأثیر قرار گرفته‌ام. همانطور که به عرضه به‌روزرسانی‌های محصول جدید ادامه می‌دهیم، مطمئن باشید که به حمایت از همه علاقه‌مندان به شبیه‌سازی DIY خود ادامه خواهیم داد.