Autodesk Simulation – vylepšení kvality sítě

V minulém článku o nastavení sítě byla prezentována možnost vykreslit v oblasti výsledků parametr Aspect ratio (AR). Postup a význam byl vysvětlen zde a tento článek na něj navazuje. Co ale dělat v situaci, kdy tento parametr vykazuje vysoké hodnoty a síť je viditelně nekvalitní (elementy jsou značně zdeformovány vůči ideálnímu rovnoměrnému tvaru)?  V takovém případu přichází na řadu manuální kontrola sítě.

Pro porovnání použijeme tento model (obr. 1). S výchozím nastavením sítě dosáhneme po vytvoření objemové sítě nejvyšší hodnoty AR kolem hodnoty 16. Celý model vykazuje pohledově víceméně modrou barvu – nízkou hodnotu AR. Jelikož se jedná o objemovou síť, tak lze předpokládat maximální hodnoty uvnitř modelu. Tak či onak je to pro tak jednoduché těleso poměrně vysoká hodnota. Pro porovnání – současný počet prvků sítě v objemu je 2783.

Obr. 1 – výsledek výchozího nastavení

Zjemnění – vyšší počet prvků

Nejjednodušší mechanismu, jak snížit AR je vytvořit jemnější síť. Z jednoduché logiky lze očekávat, že pomocí menších elementů by mělo dojít k přesnějšímu popisu geometrie bez extrémních odchylek. Můžeme tedy zkusit vytvořit jemnější síť a porovnat výsledek. Dle obr. 5 a 6 z tohoto článku zjemníme povrchovou síť (obr. 2), což sekundárně způsobí i jemnější objemovou variantu.

Obr. 2 – zjemnění sítě

Po opětovném vytvoření objemové sítě vykreslíme AR. Ne vždy se musí jednat o zlepšení, jelikož je tento proces jistou formou ovlivněn náhodou – jedná se čistě o to, jak se Simulationu síť „povede“. Ve většině případů by se ale mělo jednat o vylepšení, jako je tomu na obr. 3. Zde již dosahuje maximální hodnota AR hodnot kolem 8.

Obr. 3 – vykreslení AR pro jemnější síť

Takovéto hodnoty by již byly přijatelné. Problém je ovšem v tom, že ne vždy jsme ochotni přijmout jemnější síť kvůli její kvalitě. V některých případech to totiž může znamenat značné navýšení výpočtového času. V tomto případě již došlo k navýšení počtu elementů na 6999. To je vůči původní variantě více než dvojnásobek. Pojďme se tedy podívat, jestli nějak lze vylepšit kvalitu bez nutné protihodnoty za navýšení počtu elementů.

Vynucení maximální hodnoty AR

V nastavení sítě (panel nástrojů -> mesh -> mesh -> 3D mesh settings) lze vynutit maximální hodnotu AR, kterou považujeme za přípustnou. Simulation poté může vytvářet síť déle, nicméně bude kvalitnější a s menším počtem elementů.

Obr. 4 – nastavení sítě

Dále zvolíme podrobnosti nastavení sítě (obr. 5)

Obr. 5 – možnosti sítě

V podrobném nastavení klikneme na tlačítko Solid, poté kvalitu sítě a nakonec nastavíme maximální hodnotu AR, kterou jsme ochotni akceptovat (obr. 6). Zde je občas potřeba pracovat metodou pokus-omyl. Nízké hodnoty produkují velmi kvalitní síť, nicméně v některých případech příliš ambiciózního nastavení vyústí v neschopnost síť vůbec dokončit. Jednoduše řečeno taková kombinace hustoty a AR není řešitelná.

Obr. 6 – nastavení maxima pro AR

Po vygenerování sítě s tímto nastavením lze sledovat výsledky. Měly by korespondovat s požadovaným nastavením. V některých případech může dojít k odchylkám – Simulation má k dispozici při generování sítě jistou toleranci.

Obr. 7 – výsledný kompromis mezi kvalitou a hustotou sítě

V tomto případě jsme tedy docílili hodnoty AR opět kolem 8mi a celkový počet elementů je 3147, což je nepatrné navýšení vůči výchozí síti (obr. 7).

V případech komplikovanějších modelů či sestav lze počítat s lehce problematičtějším a zdlouhavějším procesem. Vždy je ovšem potřeba zvážit, jestli se taková úprava vyplatí z hlediska ušetřeného výpočtového času. U modelu uvedeného v příkladu pravděpodobně ne. Samotný výpočet takového modelu by byl velmi rychlý i s podstatně jemnější sítí, než byla uvedena. Opět se dostáváme k stěžejní myšlence – optimální výpočet je vždy hledání kompromisu mezi hustotou a kvalitou sítě a potřebným časem pro výpočet.