FEM Example Capacitance Two Balls/pl: Difference between revisions

From FreeCAD Documentation
(Created page with "* W widoku drzewa dwukrotnie kliknij na obiekcie solvera 24px. * Wciśnij przycisk {{Button|Zapisz}} w tym samym panelu zadań. Obserwuj okno dziennika aż pojawi się w nim komunikat "write completed." Możesz zignorować ewentualne ostrzeżenie o przenikalności elektrycznej próżni. * Wciśnij przycisk {{Button|Uruchom}}. Jest to mała analiza, więc powinna trwać tylko kilka sekund. Poczekaj aż zbaczysz komunikat "ELM...")
(Created page with "* Tutaj naszym poszukiwanym wynikiem jest <code>C<sub>12</sub> = 1.69328</code>. Ta wartość jest zbliżona do wartości {{incode|1.691}} podanej w dokumencie [https://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics/elmer/doc/ElmerTutorials.pdf Elmer GUI Tutorials]. Możemy uzyskać jeszcze dokładniejszy wynik poprzez użycie większego zagęszczenia siatki, ale to pozostawiamy użytkownikowi. Zalecamy też przetestowanie FEM_PostFilterClipRegion/pl|filtra prz...")
 
(10 intermediate revisions by the same user not shown)
Line 84: Line 84:
* W widoku drzewa utworzone zostaną dwa nowe obiekty wyników, [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult oraz [[Image:TextDocument.svg|24px]] SolverElmerOutput.
* W widoku drzewa utworzone zostaną dwa nowe obiekty wyników, [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult oraz [[Image:TextDocument.svg|24px]] SolverElmerOutput.


If you get an error message on solver binary or similar when triggering the analysis, check [[FEM_SolverElmer#Installation|the installation]] of Elmer.
Jeśli podczas uruchamiania analizy pojawi się błąd o pliku wykonywalnym solvera lub zbliżony, sprawdź [[FEM_SolverElmer/pl#Instalacja|instalację]] solvera Elmer.


<span id="Visualizing_Results"></span>
== Visualizing Results ==
===Wizualizacja wyników===


* Make sure the mesh is invisible. If not, select the [[Image:FEM_MeshGmshFromShape.svg|24px]] Mesh object and press {{KEY|Space}} to toggle the visibility.
* Upewnij się, że siatka jest niewidoczna. Jeśli tak nie jest, wybierz [[Image:FEM_MeshGmshFromShape.svg|24px]] obiekt siatki i wciśnij klawisz {{KEY|Spacja}} aby przełączyć widoczność.
* Upewnij się też, że obiekt Cut jest niewidoczny.
* Also make sure the Cut object is invisible.
* Double click on the [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult object to ope its task dialog.
* Dwukrotnie kliknij na obiekcie [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult aby otworzyć jego okno dialogowe.
* Change the "Field" to "potential" and press {{Button|OK}}.
* Zmień "Pole" na "potential" i kliknij {{Button|OK}}.
* Zobaczysz, że kula zmieniła kolor na niebieski a gradient po prawej stronie pokazuje wartości od 0 do 1. Powinno to wyglądać mniej więcej tak:
* You will notice that the color of the sphere has changed to blue and that the gradient on the right is showing values from 0 to 1. It should look something like this:


[[File:Two_balls_potential.png|1000px]]
[[File:Two_balls_potential.png|1000px]]


<span id="Post_Processing_the_Result"></span>
== Post Processing the Result ==
== Obróbka wyników ==


* Chociaż poprawnie zwizualizowaliśmy wyniki potencjału, widzimy tylko zerowy potencjał powietrza otaczającego dwie kule. Aby zobaczyć potencjał na kulach, musimy zastosować [[FEM_PostFilterClipRegion/pl|filtr przycinania]].
* While we have successfully visualised the potential result, currently we are only seeing the zero potential in the air surrounding the two balls. To view the potential on the balls we need to apply a [[FEM_PostFilterClipRegion|clip filter]].
* In the tree view select the [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult object and then from the tool bar click on the button {{Button|[[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|20px]] Region Clip Filter}}.
* W widoku drzewa wybierz obiekt [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult i kliknij przycisk {{Button|[[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|20px]] Filtr przycięcia obszaru}} na pasku narzędzi.
* This will open a dialog with the filter configurations. Click there on the button {{Button|[[Image:list-add.svg|16px]] Create}} and choose [[Image:FEM_PostCreateFunctionPlane.svg|24px]] Plane. This adds a plane through the center of the sphere at which the result mesh is cut. To smooth the cut face, check the option '''Cut Cells'''. Eventually click {{Button|Apply}}.
* Otworzy to okno z konfiguracjami filtra. Kliknij w nim przycisk {{Button|[[Image:list-add.svg|16px]] Utwórz}} i wybierz [[Image:FEM_PostCreateFunctionPlane.svg|24px]] Płaszczyzna. Dodaje to płaszczyznę przecinającą siatkę wyników przez środek kuli. Aby wygładzić powierzchnię cięcia, zaznacz opcję '''Wytnij komórki'''. W końcu kliknij {{Button|Zastosuj}}.


[[File:Two_balls_postcreate.png|300px]]
[[File:Two_balls_postcreate.png|300px]]


* In the tree view there is a new entry called Functions. It contains the created [[Image:FEM_PostCreateFunctionPlane.svg|24px]] Plane. Make it invisible using {{KEY|Space}}.
* W widoku drzewa jest nowy obiekt o nazwie Functions. Zawiera utworzoną [[Image:FEM_PostCreateFunctionPlane.svg|24px]] Płaszczyznę. Schowaj go wciskając klawisz {{KEY|Spacja}}.
* Double-click on the [[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|24px]] Clip object in the tree view.
* Dwukrotnie kliknij na obiekcie [[Image:FEM_PostFilterClipRegion.svg|24px]] filtra przycinania w widoku drzewa.
* Change the "Field" to "potential" and press {{Button|OK}}.
* Zmień "Pole" na "potential" i kliknij {{Button|OK}}.
* Toggle the visibility of the [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult object using {{KEY|Space}} and you should see something like this:
* Przełącz widoczność obiektu [[Image:FEM_PostPipelineFromResult.svg|24px]] SolverElmerResult używając klawisza {{KEY|Spacja}} a powinieneś zobaczyć coś takiego:


[[File:Two_balls_result.png|1000px]]
[[File:Two_balls_result.png|1000px]]


Teraz wyraźnie widzimy rozkład potencjału w i dookoła kul.
Now we can clearly see that potential distribution in and around the balls.


Note that when [[Image:FEM_PostApplyChanges.svg|24px]] [[FEM_PostApplyChanges|Apply Changes]] is on, you would have been able to select the "Field" in the clip dialog directly and not to reopen it after the plane was created.
Zauważ, że gdyby opcja [[Image:FEM_PostApplyChanges.svg|24px]] [[FEM_PostApplyChanges|Zastosuj zmiany]] była włączona, mógłbyś wybrać "Pole" w oknie dialogowym filtra przycinania bezpośrednio a nie musiałbyś otwierać go ponownie po utworzeniu płaszczyzny.


<span id="Finding_the_Capacitance"></span>
== Finding the Capacitance ==
== Znalezienie poejmności ==


* Our actual focus is to find the capacitance which is contained in the [[Image:TextDocument.svg|24px]] SolverElmerOutput.
* Naszym faktycznym celem jest znalezienie pojemności, która jest zawarta w dokumencie [[Image:TextDocument.svg|24px]] SolverElmerOutput.
* Double click on [[Image:TextDocument.svg|32px]] SolverElmerOutput to open it. Scroll down till you find:
* Dwukrotnie kliknij na dokumencie [[Image:TextDocument.svg|32px]] SolverElmerOutput aby go otworzyć. Przewiń w dół znajdziesz:


<pre>
<pre>
Line 127: Line 130:
</pre>
</pre>


* Here, our desired result is <code>C<sub>12</sub> = 1.69328</code>. This value is close to the {{incode|1.691}} given in the [https://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics/elmer/doc/ElmerTutorials.pdf Elmer GUI Tutorials]. We can get an even closer value by making a finer [[FEM_MeshRegion|Mesh Region]] but this activity is left for the user. Also, the user is advised to play with the [[FEM_PostFilterClipRegion|Clip Filter]] to get a visual result similar to the first picture of this tutorial.
* Tutaj naszym poszukiwanym wynikiem jest <code>C<sub>12</sub> = 1.69328</code>. Ta wartość jest zbliżona do wartości {{incode|1.691}} podanej w dokumencie [https://www.nic.funet.fi/pub/sci/physics/elmer/doc/ElmerTutorials.pdf Elmer GUI Tutorials]. Możemy uzyskać jeszcze dokładniejszy wynik poprzez użycie większego [[FEM_MeshRegion/pl|zagęszczenia siatki]], ale to pozostawiamy użytkownikowi. Zalecamy też przetestowanie [[FEM_PostFilterClipRegion/pl|filtra przycinania]] aby uzyskać wizualny wynik podobny do pierwszego rysunku w tym przykładzie.


{{FEM Tools navi{{#translation:}}}}
{{FEM Tools navi{{#translation:}}}}

Latest revision as of 22:55, 14 December 2023

Ćwiczenie
Temat
Analiza metodą elementów skończonych
Poziom trudności
Początkujący
Czas wykonania
30 min
Autorzy
Sudhanshu Dubey
Wersja FreeCAD
0.19 lub nowszy
Pliki z przykładami
Tworzone automatycznie
Zobacz również
-

Wprowadzenie

Ten przykład pokazuje jak zasymulować przypadek 6 z dokumentu Elmer GUI Tutorials, Electrostatic equation – Capacitance of two balls (Równanie elektrostatyczne – Pojemność elektryczna dwóch kul) przy pomocy Przykładów MES. Wyjaśnia jak ustawić przykład, przeanalizować jego różne części, rozwiązać używając solvera Elmer i zwizualizować wyniki za pomocą filtra przycinania.

Wynik końcowy tego przykładu

Wymagania

  • Kompatybilna wersja programu FreeCAD wskazana w opisie przykładu.
    Użyj opcji Pomoc → Informacje o FreeCAD aby sprawdzić jaka wersja programu jest zainstalowana
  • Do wczytania przykładu, obejrzenia siatki i geometrii oraz wizualizacji wyników nie jest wymagane żadne zewnętrzne oprogramowanie.
  • Do przeprowadzenia analizy metodą elementów skończonych (MES), solver ELmer musi być zainstalowany na komputerze. Zobacz tę stronę aby dowiedzieć się jak zainstalować solver Elmer.

Ustaw przykład

Załaduj środowisko pracy MES

Załaduj plik przykładu

  • Idź do Narzędzia → Otwórz przykłady.
  • Gdy otworzy się okno dialogowe, znajdź i otwórz przykład "Electrostatics Capacitance Two Balls". Możesz go łatwo znaleźć w kategoriach All lub Solvers → Elmer. Aby otworzyć przykład, kliknij na nim dwukrotnie lub zaznacz go i wciśnij przycisk Setup.

Zrozumienie przypadku obliczeniowego

Ten przypadek przedstawia rozwiązanie pojemności elektrycznej doskonale przewodzących kul w wolnej przestrzeni. Różnica napięć między kulami wywołuje ładunek elektryczny w układzie. Kule mają też własną pojemność elektryczną, która wynika z różnicy napięć z dalekim otoczeniem. Zatem rozwiązania musi być symetryczna macierz 2 x 2 pojemności elektrycznej. Pojemności mogą być obliczone z dwóch różnych konfiguracji napięć.

Zrozumienie modelu

  • Model zawiera trzy kule.
  1. Dwie mniejsze są doskonale przewodzące.
  2. Większa symuluje otaczające powietrze.
  • Dwie mniejsze kule są ze sobą scalone a następnie wycięte z większej kuli.

Początkowy model

Kontener analizy i jego obiekty

Obiekty używane w tej analizie elektrostatycznej:

  1. Kontener analizy
  2. SolverElmer
  3. Electrostatic, równanie elektrostatyczne
  4. FemMaterial, materiał płynu reprezentujący otaczające powietrze
  5. ElectrostaticPotential, warunki brzegowe (trzy)
  6. ConstantVaccumPermittivity, opcjonalne
  7. Mesh, siatka Gmsh
  8. MeshRegion, obszar siatki dla mniejszych kul

Obiekty w widoku drzewa

Uruchamianie analizy

  • W widoku drzewa dwukrotnie kliknij na obiekcie solvera .
  • Wciśnij przycisk Zapisz w tym samym panelu zadań. Obserwuj okno dziennika aż pojawi się w nim komunikat "write completed." Możesz zignorować ewentualne ostrzeżenie o przenikalności elektrycznej próżni.
  • Wciśnij przycisk Uruchom. Jest to mała analiza, więc powinna trwać tylko kilka sekund. Poczekaj aż zbaczysz komunikat "ELMER SOLVER FINISHED AT".
  • Wciśnij przycisk Zamknij w panelu zadań po zakończeniu analizy.
  • W widoku drzewa utworzone zostaną dwa nowe obiekty wyników, SolverElmerResult oraz SolverElmerOutput.

Jeśli podczas uruchamiania analizy pojawi się błąd o pliku wykonywalnym solvera lub zbliżony, sprawdź instalację solvera Elmer.

Wizualizacja wyników

  • Upewnij się, że siatka jest niewidoczna. Jeśli tak nie jest, wybierz obiekt siatki i wciśnij klawisz Spacja aby przełączyć widoczność.
  • Upewnij się też, że obiekt Cut jest niewidoczny.
  • Dwukrotnie kliknij na obiekcie SolverElmerResult aby otworzyć jego okno dialogowe.
  • Zmień "Pole" na "potential" i kliknij OK.
  • Zobaczysz, że kula zmieniła kolor na niebieski a gradient po prawej stronie pokazuje wartości od 0 do 1. Powinno to wyglądać mniej więcej tak:

Obróbka wyników

  • Chociaż poprawnie zwizualizowaliśmy wyniki potencjału, widzimy tylko zerowy potencjał powietrza otaczającego dwie kule. Aby zobaczyć potencjał na kulach, musimy zastosować filtr przycinania.
  • W widoku drzewa wybierz obiekt SolverElmerResult i kliknij przycisk Filtr przycięcia obszaru na pasku narzędzi.
  • Otworzy to okno z konfiguracjami filtra. Kliknij w nim przycisk Utwórz i wybierz Płaszczyzna. Dodaje to płaszczyznę przecinającą siatkę wyników przez środek kuli. Aby wygładzić powierzchnię cięcia, zaznacz opcję Wytnij komórki. W końcu kliknij Zastosuj.

  • W widoku drzewa jest nowy obiekt o nazwie Functions. Zawiera utworzoną Płaszczyznę. Schowaj go wciskając klawisz Spacja.
  • Dwukrotnie kliknij na obiekcie filtra przycinania w widoku drzewa.
  • Zmień "Pole" na "potential" i kliknij OK.
  • Przełącz widoczność obiektu SolverElmerResult używając klawisza Spacja a powinieneś zobaczyć coś takiego:

Teraz wyraźnie widzimy rozkład potencjału w i dookoła kul.

Zauważ, że gdyby opcja Zastosuj zmiany była włączona, mógłbyś wybrać "Pole" w oknie dialogowym filtra przycinania bezpośrednio a nie musiałbyś otwierać go ponownie po utworzeniu płaszczyzny.

Znalezienie poejmności

  • Naszym faktycznym celem jest znalezienie pojemności, która jest zawarta w dokumencie SolverElmerOutput.
  • Dwukrotnie kliknij na dokumencie SolverElmerOutput aby go otworzyć. Przewiń w dół aż znajdziesz:
StatElecSolve: Capacitance matrix computation performed (i,j,C_ij)
StatElecSolve:   1  1    5.07016E+00
StatElecSolve:   1  2    1.69328E+00
StatElecSolve:   2  2    5.07201E+00
  • Tutaj naszym poszukiwanym wynikiem jest C12 = 1.69328. Ta wartość jest zbliżona do wartości 1.691 podanej w dokumencie Elmer GUI Tutorials. Możemy uzyskać jeszcze dokładniejszy wynik poprzez użycie większego zagęszczenia siatki, ale to pozostawiamy użytkownikowi. Zalecamy też przetestowanie filtra przycinania aby uzyskać wizualny wynik podobny do pierwszego rysunku w tym przykładzie.