የኤለመንት ቁጥር ስርዓት እና የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪ¶

በየቅርጽ ፋንክሽኖች እና የውሱን ኤለመንት ግምት የተዋወቀው የቅርጽ ፋንክሽን \(N_\alpha^e(\boldsymbol{r})\) ትክክለኛ ቅርጹ እንደ ኤለመንት ዓይነቱ ይለያያል። በዚህ ምዕራፍ FrontISTR የሚያቀርባቸው የኤለመንት ቡድኖች በ3-አሃዝ የኤለመንት ዓይነት ቁጥር ይመደባሉ፣ እና እያንዳንዱን ኤለመንት በአንድ ወጥ መንገድ ለማስተናገድ የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪ ኢንተርፌስ ይቀርባል። የ3-ልኬት ሶሊድ ኤለመንቶች ተፈጥሯዊ መጋጠሚያዎችና የቅርጽ ፋንክሽኖች ትክክለኛ ቅርጾች፣ እንዲሁም የሁለተኛ-ደረጃ ኤለመንቶች መካከለኛ ኖድ ቅደም ተከተል ለውጥ በየ3-ልኬት ሶሊድ ኤለመንቶች የቅርጽ ፋንክሽኖች ተገልጿል፣ የኤለመንት ዓይነት ምርጫ መመሪያውም በየኤለመንት ላይብረሪ (ባህሪ) ተገልጿል።

የኤለመንት ምደባ እና የስያሜ ደንብ¶

የFrontISTR ኤለመንት ዓይነቶች በ3-አሃዝ ቁጥር ይለያሉ። የእያንዳንዱ አሃዝ ትርጉም እንደሚከተለው ነው።

• 1ኛ አሃዝ (የኤለመንት ቡድን)፦ 1=መስመራዊ ኤለመንት/ትራስ፣ 2=ፕሌን ኤለመንት፣ 3=ሶሊድ ኤለመንት፣ 5=ኢንተርፌስ ኤለመንት፣ 6=ቢም ኤለመንት፣ 7=ሼል ኤለመንት።
• 2ኛ አሃዝ (መሠረታዊ ቅርጽ)፦ በኤለመንት ቡድኑ ውስጥ ያሉ ጂኦሜትሪያዊ ቅርጾችን (ሶስት ማዕዘን፣ አራት ማዕዘን፣ ቴትራሄድሮን፣ ትሪያንግላር ፕሪዝም፣ ሄክሳሄድሮን) ይለያል።
• 3ኛ አሃዝ (የኢንተርፖሌሽን ደረጃ)፦ 1=አንደኛ-ደረጃ (የማዕዘን ኖዶች ብቻ)፣ 2=ሁለተኛ-ደረጃ (መካከለኛ ኖዶችን ያካትታል)። እንደ ልዩ ሁኔታ 2-ኖድ ትራስ ኤለመንት ቁጥሩ 301 ነው።

የሚቀርቡት ኤለመንቶች በኤለመንት ቡድን መሠረት ከዚህ በታች ቀርበዋል።

ሄክሳሄድራል አንደኛ-ደረጃ ኤለመንት 361 ብዙ ፎርሙሌሽኖች (ሙሉ ኢንተግሬሽን፣ ኢንኮምፓቲብል፣ B-bar፣ F-bar) አሉት፣ እና ከትንተና መቆጣጠሪያ ይመረጣሉ። ዝርዝር ለማየት ከፍተኛ-አፈጻጸም የኤለመንት ፎርሙሌሽኖችን ይመልከቱ።

ቢም ኤለመንት 641 እና ሼል ኤለመንቶች 761/781 6 የነፃነት ደረጃ ያላቸውን መዋቅራዊ ኤለመንቶች ከ3 የነፃነት ደረጃ ያላቸው ሶሊድ ኤለመንቶች ጋር በተመሳሳይ ኖድ ለማገናኘት የሚያገለግል ፎርሙሌሽን ነው፣ አንድ መዋቅራዊ ኖድን በሁለት 3-የነፃነት-ደረጃ ኖዶች ይወክላል። ፎርሙሌሽኑ ከተዛማጁ 6-የነፃነት-ደረጃ ስሪቶች (611፣ 731፣ 741) ጋር ተመሳሳይ ነው።

የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪ¶

የኤለመንት ስሌት ሩቲኖች (የግትርነት ማትሪክስና የውስጥ ኃይል ቬክተር ግንባታ) ለእያንዳንዱ ኤለመንት ዓይነት የተለየ ሩቲን አይኖራቸውም፤ የኤለመንት ዓይነት ቁጥር fetypeን እንደ አርጉመንት በሚቀበል አንድ ወጥ ኢንተርፌስ በኩል የቅርጽ ፋንክሽን ላይብረሪን ይጠራሉ። ሞጁል elementInfo (fistr1/src/lib/element/element.f90) የሚከተሉትን ፋንክሽኖች ያቀርባል።

• NumOfQuadPoints(fetype)፦ ለኤለመንት ዓይነቱ የኢንተግሬሽን ነጥቦች ብዛት \(n_q\)ን ይመልሳል።
• getQuadPoint(fetype, np, pos)፦ የኢንተግሬሽን ነጥብ \(i\) ተፈጥሯዊ መጋጠሚያ \(\boldsymbol{r}_i\)ን ይመልሳል።
• getWeight(fetype, np)፦ የኢንተግሬሽን ነጥብ \(i\) ክብደት \(w_i\)ን ይመልሳል።
• getShapeFunc(fetype, r, N)፦ በተፈጥሯዊ መጋጠሚያ \(\boldsymbol{r}\) ያለውን የቅርጽ ፋንክሽን እሴት \(N_\alpha^e(\boldsymbol{r})\) ይመልሳል።
• getShapeDeriv(fetype, r, dN)፦ የቅርጽ ፋንክሽኑን ከተፈጥሯዊ መጋጠሚያ አንጻር ዲፈረንሺያል \(\partial N_\alpha^e/\partial \boldsymbol{r}\) ይመልሳል።
• getGlobalDeriv(fetype, n_e, r, X^e, J, dN_x)፦ የኤለመንት ኖድ መጋጠሚያዎች \(\boldsymbol{X}^e\) ሲሰጡ፣ ከፊዚካዊ መጋጠሚያዎች አንጻር ዲፈረንሺያል \(\partial N_\alpha^e/\partial \boldsymbol{x}\) እና የያኮቢያን ዲተርሚናንት \(J\)ን ይመልሳል።
• getNumberOfSubface(fetype)፣ getSubFace(fetype, k, ...)፦ የኤለመንቱ የወሰን ወለሎች ብዛትና እያንዳንዱን ወለል የሚያቀናብሩ የኖድ ቁጥሮችን ይመልሳሉ። የወለል ጭነትና የንክኪ ወለል ለመገንባት ይጠቀማሉ።

እያንዳንዱ ፋንክሽን በውስጥ በኤለመንት ዓይነት ቁጥር መሠረት ቅርንጫፍ ይመርጣል፣ እና ለእያንዳንዱ ኤለመንት ዓይነት የተዘጋጁ ንዑስ-ሞጁሎች (tet4n.f90, tet10n.f90, prism6n.f90, prism15n.f90, hex8n.f90, hex20n.f90, tri3n.f90, tri6n.f90, quad4n.f90, quad8n.f90, quad9n.f90, line2n.f90, line3n.f90) የቅርጽ ፋንክሽንና የቅርጽ ፋንክሽን ዲፈረንሺያል ሳብሩቲኖችን ይጠራሉ። የኢንተግሬሽን ነጥቦች መጋጠሚያና ክብደት ቁጥራዊ ሰንጠረዥ በquadrature.f90 ውስጥ ተሰብስቧል። አዲስ የኤለመንት ዓይነት ለመጨመር፣ ተዛማጁን ንዑስ-ሞጁል ከተገበሩ በኋላ በelementInfo እያንዳንዱ ፋንክሽን ቅርንጫፍ ውስጥ ይጨምሩት።

የሶስት-ማዕዘን ሁለተኛ-ደረጃ ኤለመንት መካከለኛ ኖድ ቅደም ተከተል ለውጥ¶

ሶስት-ማዕዘን ሁለተኛ-ደረጃ ኤለመንት 232 በHEC-MW የሜሽ ግቤት ቅርጸት (የማዕዘን ኖዶችን ከዞረ በኋላ መካከለኛ ኖዶችን በጠርዝ 1-2, 2-3, … ቅደም ተከተል የሚያደራጅ ደንብ) እና የኤለመንት ላይብረሪ የቅርጽ ፋንክሽኖች በሚጠቀሙት የFrontISTR ውስጣዊ ቅርጸት መካከል የመካከለኛ ኖዶች ቅደም ተከተል ይለያል። የሁለቱ ቅርጸቶች ልዩነት፣ ሜሹ ከተነበበ ወዲያውኑ የሚጠራው hecmw2fstr_mesh_conv (fistr1/src/common/hecmw2fstr_mesh_conv.f90 እና hecmw2fstr_connect_conv.c) በለውጥ ሰንጠረዥ Table232 መሠረት 6 ኖዶችን ወደ \(\{1,2,3,6,4,5\}\) በማደራጀት ይፈታል። ለውጡ በኤለመንት ግንኙነት መረጃ የማከማቻ አሬይ ላይ በቀጥታ ስለሚደረግ፣ ከዚያ በኋላ በሁሉም የኤለመንት ላይብረሪ ጥሪዎች የFrontISTR ውስጣዊ የኖድ ቅደም ተከተል ይጠቀማል። ውጤት ሲጻፍ በተቃራኒ ለውጥ fstr2hecmw_mesh_conv ወደ HEC-MW ቅርጸት ተመልሶ ስለሚጻፍ፣ ተጠቃሚው ለግቤትና ለውጤት HEC-MW ቅርጸትን ብቻ ማሰብ ይበቃዋል።

ተመሳሳይ ራስ-ሰር ለውጥ በ3-ልኬት ሶሊድ ኤለመንቶች 342 (ቴትራሄድራል ሁለተኛ-ደረጃ) እና 352 (ትሪያንግላር-ፕሪዝም ሁለተኛ-ደረጃ) ላይም አለ፣ በ362 (ሄክሳሄድራል ሁለተኛ-ደረጃ) ላይ ግን ለውጥ የለም። ዝርዝሩን በየ3-ልኬት ሶሊድ ኤለመንቶች የቅርጽ ፋንክሽኖች ይመልከቱ። ለሁለተኛ-ደረጃ አራት-ማዕዘን ፕሌን ኤለመንት 242 እና ኢንተርፌስ ኤለመንት 542፣ በHEC-MW ግቤት ቅርጸትና በውስጣዊ ቅርጸት ያለው የመካከለኛ ኖድ ቅደም ተከተል ተመሳሳይ ስለሆነ ለውጥ አይደረግም።

ተዛማጅ ርዕሶች¶

• የቅርጽ ፋንክሽኖች እና የውሱን ኤለመንት ግምት — የቅርጽ ፋንክሽኖች ሂሳባዊ ትርጉም
• ቁጥራዊ ኢንተግሬሽን — የኢንተግሬሽን ነጥቦች፣ ክብደቶች እና የኤለመንት ኢንተግሬሽን ግምታዊ ቅርጽ
• የ3-ልኬት ሶሊድ ኤለመንቶች የቅርጽ ፋንክሽኖች — የኮንቲኒዩም ሶሊድ ኤለመንቶች ተፈጥሯዊ መጋጠሚያዎችና የቅርጽ ፋንክሽኖች ትክክለኛ ቅርጽ
• ከፍተኛ-አፈጻጸም የኤለመንት ፎርሙሌሽኖች — B-bar / F-bar / ኢንኮምፓቲብል / ሼል / ቢም
• የኤለመንት ላይብረሪ (ባህሪ) — የኤለመንት ዓይነት ምርጫዎችና አጠቃቀማቸው