مش
افرادی که با طراحی مکانیکی و مهندسی معکوس آشنا هستند، به خوبی میدانند که مسیر طراحی یک محصول از چندین مرحله تشکیل شده است. در مهندسی معکوس مسیر باز طراحی شامل اسکن کردن، تولید ابر نقاط، شبکهبندی، مدلسازی کامپیوتری و نمونهسازی محصول نهایی میباشد. شبکهبندی سختترین گام در فرآیند ذکر شده میباشد. به عنوان یک تعریف مختصر و جامع، مش به شبکهای گفته میشود که از المانها و نقاط ایجاد شده است.
در تولید یک شبکه نقاطی مشخص از یک هندسه به مدلهای چندضلعی کوچک و پیوسته تقسیم میگردد. این مدلها دارای نقطهها، لبهها و صفحکهایی هستند که در خطوط مشترکی به یکدیگر میپیوندند. چندضلعیها میتوانند در هر شکل و با هر اندازهای قرار گیرند. هر المان مش در فرآیند شبیهسازی به طور اختصاصی در بردارندهی مشخصاتی نظیر دما، فشار، سرعت و تنش خواهد بود که با ترکیب این المانها نتیجهی حل کلی برای تمام دامنهی هندسه به دست میآید.
ویژگیهای مش
قبل از آنکه با انواع مش آشنا شویم بهتر است که به خوبی تمام جنبههایی که منجر به تولید مش میشوند را درک کنیم. یک مش چند ضلعی همانگونه که اشاره شد در بردارندهی نقاط، لبهها و صفحکهایی میباشد که شکل یک چندضلعی را در محیط گرافیکی سه بعدی ایجاد میگردانند. مش از صفحکهایی تشکیل شده است که به صورت توپولوژیکی به یکدیگر متصل شدهاند. صفحکها عمدتا شامل مثلث، چهارضلعی و یا چند ضلعیهایی میباشند که پردازش آنها نسبتا ساده میباشد اشیاء ساخته شده با یک توپولوژی مشخص در حقیقت اطلاعات مرتبط با المانهای مختلفی را ذخیره میکنند. این المانها در زیر بیان گردیدهاند.
صفحک: یک مثلث، مربع یا چند ضلعی که نقاط داده را به یکدیگر متصل میکند.
لبه : خطی که دو نقطه هندسه را به یکدیگر متصل میگرداند.
نقطه : رئوس المانها
وجه : مجموعهای از صفحکها که صفحهای از هندسه را تشکیل میدهند.
تقسیمبندی مش بر اساس هندسه
مشها بر اساس هندسه عمدتا به دو دسته مشهای صفحهای و مشهای توپر تقسیم میشوند.
مش صفحهای : مش صفحهای تنها در بردارندهی صفحاتی است که حجم مش را احاطه کردهاند. این مش شامل صفحکها، نقاط و در برخی موارد منحنیهای تشکیل دهندهی آنها میباشد، که البته نوع المانهایی که با آن صفحه مشخص میگردد، به نرمافزاری که در پیش پردازش این مشها مورد استفاده قرار میگیرد، بستگی دارد. به طور کلی مش صفحهای نباید لبههای آزاد داشته باشد و لبهها نیز نبایستی بین صفحکهای مثلثی یا چندضلعی مشترک باشند. در حالت ایدهآل مش صفحهای بایستی دارای ویژگیهای زیر باشد.
- صفحکها با اندازهی برابر باشند.
- زاویههای تند یا پیچیدگی در صفحکها وجود نداشته باشد.
- در صورت نیاز به تغییر اندازه، رشد صفحکها تدریجی باشد.
تولید مش صفحهای بایستی با دقت صورت بگیرد، چرا که کیفیت آن تاثیر مستقیمی بر حجم مش ایجاد شده توسط صفحهها دارد.مش توپر: مش توپر به عنوان مش سالید یا مش حجمی نیز شناخته میشود. در این نوع مش، حجم هندسه توسط چندضلعیها شبکهبندی میشود. برای تولید شبکهی حجمی از شبکهی صفحهای، سه نوع شبکهبندی وجود دارد.- مش چهاروجهی
- مش شش وجهی
- مش چند وجهی
هنگامی که مش حجمی ساخته شود، خطای آن توسط نرمافزار مربوط شناسایی میگردد و میتوان از آن برای بستههای نرمافزاری دیگر خروجی گرفت.
تقسیمبندی مش بر اساس ساختار شبکه
از نقطه نظر ساختار شبکه، مشها به دو دستهی مش سازمان یافته یا مش بی سازمان تقسیم میگردند.
مشهای سازمان یافته : مشهای سازمان یافته، مشهایی هستند که المانهای آنها در الگوی مناسبی در کنار یکدیگر ترتیب شدهاند. از آنجایی که ترتیب قرار گیری مشخصی برای این المانها وجود دارد، توپولوژی آنها بسیار ساده و معمولی میباشد. چنین شبکههایی به دلیل شکل و ساختارشان امکان شناسایی نقاط و سلولهای مجاور یکدیگر را به سادگی میسر میگردانند. مشهای ساختار یافته در سیستمهای مختصات کروی، کارتزین یا الپتیک به کار گرفته میشوند، چنین مشهایی برای دینامیک سیالات محاسباتی بسیار کارآمد میباشند.
مشهای بی سازمان : در مشهای بی سازمان بر خلاف مشهای ساختار یافته، الگوی پیوستگی در بین المانها ثابت نمیباشد و بدین خاطر این دسته از مشها از الگوهای یکپارچه برای تولید شبکه استفاده نمیکنند. این نوع شبکهبندی در تحقیقات مهندسی بسیار کاربردیتر بوده و به دلیل انعطاف پذیری بالا قادر به مشبندی هندسههای پیچیدهتری میباشد.
