پایان نامه ها و مقالات

منابع و ماخذ مقاله شبیه سازی

دانلود پایان نامه

شود، در نتیجه پتانسیل الکتروستاتیکی در هر جزء محدود محاسبه میشود و این نتایج که قابل خواندن توسط نرمافزار گارفیلد هستند در این نرمافزار فراخوانی و میدان کلی به دست میآید.

استفاده از نرمافزار Gmsh

برای باز کردن این نرمافزار در محیط Linux باید از طریق کلیک راست ابتدا OpenTerminal را انتخاب و سپس در ترمینال دستور Gmsh را نوشت، به این صورت نرمافزار Gmsh باز
میشود، در محیط Wimdows هم با انتخاب آیکون نرمافزار Gmsh این نرمافزار باز میشود.
نرمافزار Gmsh دو حالت دیداری ( GUI ) و نوشتاری دارد[16]، در حالت GUI به صورت دیداری هندسه تعریف میشود، به این ترتیب که ابتدا نقطه، خط، حلقهی خط، سطح، سطحِ فیزیکی، حجم، حجمِ فیزیکی و غیره تعریف میشوند. به این صورت که در نرمافزار Gmsh ابتدا حالت Geometry سپس گزینه Add و بعد از آن Elemntry entires و برای اضافه کردن نقطه، point انتخاب میشود که صفحهی جدیدی باز میشود که باید مختصه نقطه یا به عبارت دیگر x,y,z)) نقطه وارد شود، نقطههای دیگر هم به همین ترتیب اضافه میشوند. بنابراین تعدادی نقطه وجود دارد که برای تشکیل سطح یا حجم باید ابتدا این نقاط به یکدیگر وصل شوند، برای اینکار Add و سپسStraight line انتخاب میشود سپس نقاط ابتدا و انتها برای تشکیل خط انتخاب میشوند، برای سایر نقاط هم به همین ترتیب عمل میشود. بعد از آن باید شکلی را که توسط اضافه کردن خطوط ایجاد شد به عنوان حلقهی خط تعریف کرد، برای این کار Add و Line Loop انتخاب میشود و خطوطی را که میخواهند حلقه تشکیل دهند مشخص کرده، حال باید سطح مشخص شود پس Add و سپس Surface انتخاب میشود و مرزهایی که سطح را مشخص میکنند باید انتخاب شوند و در نهایت هم برای تعیین سطح فیزیکی Add و Physical Surface انتخاب میشوند و سطح مورد نظر باید انتخاب شود، اگر سطح مورد نظر علاوه بر طول و عرض، ارتفاع هم داشت باید حجم تعریف شود، برای اینکار همانند سطح، ابتدا حجم و سپس حجمِ فیزیکی تعیین میشود. با این تفاوت که اینجا از Volume استفاده میشود.
Add →Volume
Add → Physical Volume

برای حالت نوشتاری ابتدا باید یک فایل خالی با پسوندgeo. ایجاد شود و برای ایجاد نقطه، دستوری مانند زیر در آن نوشته شود:
;{point (1) = {1.0 , 2.0 , 3.0 , 1.0
;{point (2) = { 2.0 , 3.0 , 4.0 , 1.0
.
.
برای ایجاد خط مثلا بین دو نقطه ی بالا از دستور زیر استفاده میشود:
;{Line (3) = {1 , 2
.
.
بعد از تعریف خطوط برای تعریف حلقه باید اجتماع خطوط تشکیل شود مثلاً
;{Line Loop (10) = { 3 , 4 , 5 , 6

و در نهایت با دستور زیر باید حلقه به سطح تعمیم داده شود:
;{Plane Surface (11) = {10
برای مثال ‏شکل (5-1) فایل نوشتاری geo. برای یک شش ضلعی را نشان میدهد:

فایل نوشتاری geo. برای یک شش ضلعی با طول 1cm

که شکل آن هم در حالت GUI قابل دیدن است و به صورت ‏شکل (5-2) است .البته حالت نوشتاری یک برتری نسبت به حالت دیداری دارد و آن هم امکان پارامتری کردن ورودیها است.

شکل دیداری شش ضلعی با طول 1cm
برای راحتی کار یک سری دستورات تکرار موجود هستند که نیازی به تعریف مجدد نقطه، خط و …. نیست. برای مثال دستور زیر سطحی که قبلا تعیین شده بود را به اندازه 0.12 در جهت x جابجا میکند.
my_new_surfs[] = Translate {0.12, 0, 0} { Duplicata{ Surface{11}; } };

دستور نشان داده شده در ‏شکل (5-3) شش ضلعی را به اندازه داده شده به بالا و پایین جابجا میکند، که در ‏شکل (5-4) مشخص است.

فایل .geo برای چند بار تکرار یک صفحه

شکل دیداری چند بار تکرار یک صفحه
بعد از تعریف صفحهها و ساخت هندسه، باید حجمهای فیزیکی برای استفاده در نرمافزار Elmer تعریف شوند، ‏شکل (5-5) هندسه آشکارساز ساخته شده در این پایان نامه را نشان میدهد البته به دلیل اینکه نمیتوان در تعریف هندسه، سیمها را یک استوانه به شعاع بسیار کم، به تعداد زیاد و به فاصله بسیار کم از هم تعریف کرد در شبیهسازی سیمهای آند یک صفحه پیوسته تعریف شد:

تصویر هندسه آشکارساز با استفاده از نرمافزار Gmsh

حال باید حجمهای فیزیکی را انتخاب کرد، ‏شکل (5-6) انتخاب یکی از کاتدهای آشکارساز را به عنوان یک حجم فیزیکی نشان میدهد:

تصویر انتخاب یک حجم فیزیکی به عنوان یکی از کاتدها

بعد از رسم یا نوشتن هندسه باید هندسه تقسیم بندی یا به عبارت دیگر مِش بندی شود. برای اینکار دو روش وجود دارد، یکی اینکه در حالت GUI گزینه Mesh و سپس یکی از حالتهای 1D،2D،3D، با توجه به نوع و چند بعدی بودن هندسه انتخاب شود.
یک راه آسانتر، نوشتن دستور در ترمینال است، یعنی دستور مِش بندی بسته به چند بعدی بودن به صورت زیر نوشته شود.
gmsh .geo -3 -order 2

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   منابع پایان نامه درموردبورس اوراق بهادار تهران، بورس اوراق بهادار

که به صورت زیر مِش بندی انجام میشود.

طریقه مِشبندی فایل هندسه در ترمینال
شکل هندسه آشکارساز بعد از مِش بندی به صورت زیر میشود:

شکل دیداری فایل مِشبندی شده

فایل مِش بندی شده با همان اسم فایل geo. با پسوند msh. ذخیره میشود. همین فایل، فایلِ ورودی نرمافزار Elmer است.

استفاده از نرمافزار Elmer

برای باز کردن نرمافزار Elmer در محیط Linux در ورژن Ubuntu 12.10 حالت دیداری این نرمافزار موجود است و میتوان با استفاده از دکمه Esc تمامی نرمافزارهای نصب شده در سیستم را جستجو کرد بنابراین با تایپ Elmer و کلیک بر روی آن، این نرمافزار باز میشود ولی در ورژنهای بالاتر حالت دیداری این نرمافزار موجود نیست و برای استفاده از حالت دیداری بهترین راه استفاده از این نرمافزار در ویندوز است که با کلیک بر روی آیکون نرمافزار
، این نرمافزار باز میشود.

برای کار کردن با نرمافزار Elmer همانطور که گفته شد فایل ورودی فایلی با پسوند msh. است.
Elmer هم دو حالت دیداری و نوشتاری دارد، این نرمافزار برای محاسبه میدان و پتانسیل الکتریکی دو قسمت مجزا دارد، ElmerGrid و ElmerSolver.
ElmerGrid: خروجی Gmsh را به فرمتی که برای Elmer قابل استفاده است تبدیل میکند.
ElmerSolver: خروجی Elmer Grid را دریافت و محاسبات جزء محدود را انجام میدهد.

نرمافزار ElmerGrid
با استفاده از دستور زیر در ترمینال میتوان فایل Gmsh را به فایلی که توسط Elmer Solver قابل استفاده است تبدیل کرد، این دستور پوشهای به اسم فایل Gmsh ایجاد میکند و فایلها را در آن قرار میدهد.
ElmerGrid 14 2 .msh –autoclean

اعداد 14 و 2 شاخصهایی برای تعیین نوع ورودی و خروجی نرمافزار هستند که کل اعداد موجود در پیوست الف ذکر شده اند[17].
-14 نشان دهنده این است که ورودی msh. است.
-2 نشان دهنده این است که خروجی فرمتی است که Elmer Solver بتواند آن را بخواند.
-auto clean المانهای فیزیکیِ موجود در هندسه را از 1 شماره گذاری میکند.
بعداز استفاده از نرمافزار ElmerGrid چهار فایل خروجی به دست میآید که توسط Elmer Solver قابل خواندن هستند. این فایلها به اسمهای زیر ذخیره میشوند:
mesh.elements/mesh.nodes/mesh.boundary/mesh.header

نرمافزار Elmer Solver
این نرمافزار توسط نوشتن دستور زیر در ترمینال قابل اجرا است، البته تولید فایلsif . به طریق دیگری است که در ادامه به آن پرداخته میشود[18].
ElmerSolver .sif

خروجی Elmer Solver دو فایل است.
.ep
. result

که فایل اول برای شبیه سازی در نرمافزار++ Garfield و فایل دوم هم در Elmer Post مورد استفاده قرار میگیرد.

تولید فایل با پسوند sif.

برای تولید این فایل آسانترین راه استفاده از حالت دیداری Elmer است.
به دلیل اینکه این پایان نامه مربوط به حالت الکتروستاتیکی است، تنها حالت الکتروستاتیکی نرمافزار Elmer توضیح داده میشود. در حالت پیش فرض، نرمافزار شامل حالت الکتروستاتیکی نیست، بنابراین باید حالت الکتروستاتیکی را به آن اضافه کرد. برای اینکار باید از قبل بدانیم که فایلهای نرمافزار Elmer در کجا قرار دارند و فایل Electrostatics.xml را اضافه کنیم، معمولا این فایل در Directory زیر قرار دارد.
File System→Opt→Elmerferm→Lib→edf→Electrostatcs.xml

پس به صورت زیر عمل میشود.
File→Definitions→Append→electrostatics.xml
بعد از اینکار حالت الکتروستاتیکی اضافه میشود و میتوان پتانسیل الکتریکی، انرژی الکتریکی، میدان الکتریکی، چگالی بار و … را بدست آورد.
حال میتوان فایل مِش بندی شده را که توسط نرمافزار Elmer قابل خواندن است باز کرد:
File → Open → .msh

بعد از باز کردن، فایل مِش بندی شده، قابل دیدن است و هر کدام از المانهایی را که از قبل در نرمافزار Gmsh به عنوان المان فیزیکی مشخص شده بودند در اینجا به عنوان Body شناخته میشوند و میتوان شرایط خاصی را به آنها اعمال کرد.
حال باید تنظیماتی از قبیل حالت پایدار الکتروستاتیکی انجام شود:
Mode→ Setup→ Simulation Type = Steady state

برای تعیین محاسبه کمیتها به صورت زیر عمل میشود.

Model→ Equation→ Name = Electrostatics→ Apply to Bodies = #→ Electrostatics→ Active = on
Edit Solver Settings→ Solver specific options→ Calculate Electric Field = True→ Calculate Electric Energy = True
Add → Ok

حال باید نوع ماده و ضریب گذردهی الکتریکی نسبی اضافه شود:
Model→ Material→ Name = → Electrostatics→ Relative Permittivity = #→ Apply to Bodies = #
Add → Ok

حال باید شرایط مرزی اضافه شود، در حالت GUI بعد از تعیین این شرایط به صورت کلیک کردن روی هر سطح شرایط مرزی به آن اضافه میشود. مثلا فرض کنیم اگر دو سطح موجود باشد که یکی در پتانسیل صفر و دیگری در پتانسیل هزار باشند، به صورت زیر عمل میشود:
Model→ BoundaryCondition→ Name = Ground→ Electrostatics→ Potential = 0.0

Leave a Reply