建立瑞士奶酪模型
埃曼塔奶酪的模型,小孔的位置与大小均为随机设定。
在 COMSOL Multiphysics® 中引入模型方法
开发工具选项卡,显示了录制方法和运行模型方法按钮。
App 开发器显示了用于建立几何对象的模型方法代码。
创建随机的几何特征集
假设整块奶酪中随机分布 1000 个小孔,每个小孔的半径在 0.1cm 到 1cm 之间随机分布。请不要忘记,埃曼塔奶酪有一层天然的坚硬外皮,其上不会形成小孔。所以,我们需要添加一些逻辑,确保 1000 个小孔实际存在于奶酪内部。下方的完整模型方法(添加了行号,并将文本字符串标记为红色)展示了具体步骤。
1 int NUMBER_OF_HOLES = 1000;
2 int ind = 0;
3 double hx, hy, hz, hr = 0.0;
4 double CHEESE_HEIGHT = 20.0;
5 double CHEESE_RADIUS = 40.0;
6 double RIND_THICKNESS = 0.2;
7 double HOLE_MIN_RADIUS = 0.1;
8 double HOLE_MAX_RADIUS = 1.0;
9 model.component("comp1").geom("geom1").lengthUnit("cm");
10 model.component("comp1").geom("geom1").selection().create("csel1", "CumulativeSelection");
11 while (ind < NUMBER_OF_HOLES) {
12 hx = (2.0*Math.random()-1.0)*CHEESE_RADIUS;
13 hy = (2.0*Math.random()-1.0)*CHEESE_RADIUS;
14 hz = Math.random()*CHEESE_HEIGHT;
15 hr = Math.random()*(HOLE_MAX_RADIUS-HOLE_MIN_RADIUS)+HOLE_MIN_RADIUS;
16 if ((Math.sqrt(hx*hx+hy*hy)+hr) > CHEESE_RADIUS-RIND_THICKNESS) {continue; }
17 if (((hz-hr) < RIND_THICKNESS) || ((hz+hr) > CHEESE_HEIGHT-RIND_THICKNESS)) {continue; }
18 model.component("comp1").geom("geom1").create("sph"+ind, "Sphere");
19 model.component("comp1").geom("geom1").feature("sph"+ind).set("r", hr);
20 model.component("comp1").geom("geom1").feature("sph"+ind).set("pos", new double[]{hx, hy, hz});
21 model.component("comp1").geom("geom1").feature("sph"+ind).set("contributeto", "csel1");
22 ind++;
23 }
24 model.component("comp1").geom("geom1").create("cyl1", "Cylinder");
25 model.component("comp1").geom("geom1").feature("cyl1").set("r", CHEESE_RADIUS);
26 model.component("comp1").geom("geom1").feature("cyl1").set("h", CHEESE_HEIGHT);
27 model.component("comp1").geom("geom1").create("dif1", "Difference");
28 model.component("comp1").geom("geom1").feature("dif1").selection("input").set("cyl1");
29 model.component("comp1").geom("geom1").feature("dif1").selection("input2").named("csel1");
30 model.component("comp1").geom("geom1").run();
1. 初始化并定义奶酪内的小孔总数。
2. 初始化并定义用于后续步骤的索引计数器。
3. 初始化一组用于保留每个小孔的 xyz 位置和半径的双精度数。
4–8. 初始化并定义一组数字,以 cm 为单位定义奶酪的高度、半径、环绕线粗细以及小孔的最大和最小半径。
9. 将几何的长度单位设置为 cm。
10. 创建一个新选择集,并添加标签 csel 和名称 CumulativeSelection。请注意:如果类似的选择集已存在,此时该方法将失败。如果您要在同一个文件中反复运行该方法,可以通过修改方法来解决这个问题。
11. 初始化 while 循环,创建指定数量的孔。
12–14. 通过调用随机方法和缩放输出来定义小孔的 xyz 坐标,使小孔的 xyz 坐标位于奶酪模型的笛卡尔坐标的外部界限之内。
15. 在规定的限值范围内定义小孔半径。
16–17. 检查小孔的位置和尺寸是否会使其脱离奶酪。如果是,继续执行 while 循环的下一次迭代,停止执行循环中的剩余代码。此检查可在一行中进行,也可以分为三行,这取决于您的编程风格。
18. 创建一个球体,使其名称基于当前的索引值。
19–20. 指定新创建球体的半径和位置。虽然半径可以通过一个双精度数直接传递,但位置必须使用双精度数组。
21. 指定此球体特征属于名为 csel1 的选择集的一部分(做出了贡献)。
22–23. 对索引运行迭代,表明已创建球体,并结束 while 循环。
24–26. 创建一个代表圆盘奶酪的圆柱体。
27–29. 建立一个布尔差集运算。要添加的对象是圆柱体,要减去的对象是所有球体的选择。
将被吃掉的埃曼塔圆盘奶酪的模型。
结语
如需了解文中提到的案例详情,请点击底部“阅读原文”查看。如果您有相关问题,或者文中介绍的内容没有涉及您所关注的问题,欢迎留言讨论。