Навигатор моделей и библиотека моделей

В этом разделе описывается диалоговое окно Навигатора моделей. Навигатор моделей — универсальный инструмент, с помощью которого можно управлять общими параметрами настройки сеанса работы с GUI-приложением femlab.

Навигатор моделей

В результате запуска GUI-приложения femlab в системе MATLAB будет развёрнута фигура femlab и окно Навигатора моделей. Общий вид окна Навигатора моделей показан на рис. 1.37.

Навигатор моделей представляет собой диалоговое окно, в состав которого входит пять закладок:

Закладка New — для инициализации нового прикладного режима моделирования.

Закладка Model Library — для загрузки моделей из Библиотеки моделей.

Закладка User Models — для загрузки собственной модели пользователя.

Закладка Multiphysics — для инициализации мультифизических прикладных режимов моделирования.

Закладка Preferences — для установки путей доступа к Библиотеке моделей и к файлу настроек Рис. 1.37 Общий вид окна Навигатора моделей

Страница новых моделей (закладка New)

Закладка New состоит из группы радиокнопок выбора размерности модели (Dimension), окна древовидного меню выбора прикладного режима (левое окно с вертикальной полосой прокрутки), строки ввода числа зависимых переменных модели (No. Of dependent variables), ниспадающего меню выбора типа конечных элементов (Element), графического окна описания выбранного прикладного режима (над Description), текстового окна описания выбранного прикладного режима (Description), кнопки More/Less, окна дополнительных строк редактирования, кнопок OK, Cancel.

Выше было сказано, что система FEMLAB позволяет решать одномерные, двумерные и трёхмерные PDE-задачи. Прикладной режим, соответствующий размерности PDE, выбирается нажатием одной из трёх радиокнопок группы Dimension: 1D — одномерная; 2D — двумерная; 3D — трёхмерная PDE-задача. Размерность PDE-задачи равна числу независимых переменных модели, которые выполняют роль пространственных координат точки наблюдения. По умолчанию в одномерном режиме это переменная x, в двумерном — x, y, в трёхмерном — x, y, z.

В большинстве прикладных режимов GUI-приложения femlab строка ввода числа зависимых переменных заблокирована. Ввод числа зависимых переменных разрешён только в «уравнение-основанных» прикладных режимах и некоторых режимах модуля Химические технологии. Всегда предполагается, что число уравнений в системе скалярных PDE равно числу скалярных зависимых переменных. Зависимой переменной называется одно из искомых скалярных полей в модели.

В FEMLAB версии 2.3 имеется библиотека конечных элементов. В предыдущих версиях поддерживались только симплекс-элементы (конечные элементы с линейными функциями формы, представляющие собой симплекс-фигуры в одномерной, двумерной или трёхмерной области). Симплекс-элементы являются Лагранжевыми элементами первого порядка. В FEMLAB 2.3 поддерживаются Лагранжевы элементы с полиномиальными функциями формы от первого до пятого порядка. По умолчанию генерируются Лагранжевы элементы второго порядка (см. ниспадающее меню Element на рис. 1.37). Это меню доступно, если выбран конкретный прикладной режим. Кроме Лагранжевых поддерживаются также Эрмитовы элементы до пятого порядка. В некоторых прикладных режимах поддерживаются конечные элементы специальных типов.

Если нажать на кнопку More, то она превратится в кнопку Less, и окна описания прикладного режима заменятся на окно дополнительных строк редактирования. Перечислим элементы этого окна. Строка редактирования Application mode name позволяет присвоить новое имя выбранному прикладному режиму. При мультифизическом моделировании каждый частичный прикладной режим идентифицируется своим именем. Частичные прикладные режимы могут задаваться для разных расчётных областей (для разных геометрий), каждая из которых идентифицируется своим именем. Это имя можно вписывать в строку редактирования имени геометрии Geometry name. Имена независимых переменных (пространственных координат) данной геометрии можно вписывать в строку редактирования Independent variables. В строку редактирования Dependent variables можно вписывать имена зависимых переменных (искомых скалярных полей), причём в прикладных режимах PDE Modes количество вписываемых имён ничем не ограничивается (число в строке редактирования No. Of dependent variables можно игнорировать). Ниспадающее меню Solution form позволяет выбрать форму записи решаемого PDE (или системы PDE). Если нажать кнопку Less, то она превратится в кнопку More, и окно дополнительных строк редактирования заменится на окна описания прикладного режима, причём число в строке редактирования No. Of dependent variables автоматически заменится на количество имён в строке редактирования Dependent variables.

Если в закладке New выбран нужный прикладной режим и заданы все необходимые его свойства, то нажатие кнопки OK приведёт к закрытию окна Навигатора моделей, и GUI-приложение femlab перейдёт в выбранный прикладной режим, после чего можно приступать к процессу моделирования. Нажатие кнопки Cancel также приведёт к закрытию окна Навигатора моделей и переходу GUI-приложения femlab в прикладной режим Geometry only (только геометрия). В этом случае femlab может работать только в режиме Draw Mode (прорисовка геометрии), остальные режимы, соответствующие этапам моделирования, будут заблокированы. Разблокировать их можно командой меню Multiphysics/ Add/Edit Modes.