مشبک کاری (Meshing) یک فرآیند در مهندسی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی عددی است که در آن، فضای سه‌بعدی یک مدل را به قطعات کوچکتر و قابل مدل‌سازی تقسیم می‌کند. در این فرآیند، فضا به صورت شبکه‌ای از عناصر محدود (مثلاً تتراهیدرون، هگزاهیدرون و ...) تقسیم می‌شود. هدف اصلی از مشبک کاری، تبدیل یک فضای پیچیده و پیوسته به یک ساختار ساده‌تر و قابل مدل‌سازی است.
مشبک کاری در شبیه‌سازی عددی بسیار مهم است زیرا دقت و صحت نتایج شبیه‌سازی به طور مستقیم به مشبک کاری و نحوه تقسیم فضای مدل بستگی دارد. با توجه به اینکه محاسبات عددی بر روی هر عنصر محدود انجام می‌شود، صحت نتایج بسیار وابسته به دقت و کیفیت مشبک کاری است.
مزایای استفاده از مشبک کاری مناسب عبارتند از:
- امکان تحلیل دقیق‌تر و دقت بالاتر در مدل‌سازی فرآیندها و پدیده‌ها
- کاهش زمان محاسباتی و هزینه‌های مربوط به آن
- امکان تغییرات و بهبودهای سریع در مدل
- امکان انجام شبیه‌سازی‌های پیچیده و واقع‌گرایانه
معایب استفاده از مشبک کاری نامناسب عبارتند از:
- افزایش پیچیدگی و حجم محاسبات
- نیاز به منابع سخت‌افزاری قدرتمندتر
- دشواری در انتخاب مشبک کاری مناسب و بهینه
ابزارهای مشبک کاری در مهندسی نرم‌افزارهای شبیه‌سازی عددی بسیار متنوع هستند و از روش‌های مختلفی برای تقسیم فضا به قطعات کوچکتر استفاده می‌کنند. در ادامه، چند روش و ابزار مشبک کاری رایج را شرح می‌دهیم:
1. روش تقسیم مستقیم (Direct Partitioning): در این روش، فضا به صورت مستقیم به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شود. برای این منظور، ابزارهایی مانند ANSYS ICEM CFD و Gambit استفاده می‌شوند. این ابزارها قابلیت تقسیم فضا به صورت دستی یا به صورت خودکار را دارند و به کاربر امکان می‌دهند تا شبکه‌های پیچیده و ساختارهای خاص را ایجاد کند.
2. روش تقسیم غیرمستقیم (Indirect Partitioning): در این روش، فضا به صورت غیرمستقیم به قطعات کوچکتر تقسیم می‌شود. این روش شامل استفاده از الگوریتم‌های خاصی مانند الگوریتم‌های ترکیبی، الگوریتم‌های مبتنی بر حجم و الگوریتم‌های مبتنی بر پارامتر است. ابزارهایی مانند ANSYS Fluent و OpenFOAM از این روش استفاده می‌کنند.
3. روش تقسیم پوششی (Voronoi Tessellation): در این روش، فضا به صورت پوششی از سلول‌های ژئومتریک تقسیم می‌شود. هر سلول دارای یک مرکز و همسایگان خود است و با استفاده از الگوریتم‌های خاص، سلول‌ها به صورت خودکار تولید می‌شوند. ابزارهایی مانند ANSYS Meshing و HyperMesh از این روش استفاده می‌کنند.
4. روش تقسیم مبتنی بر شبکه (Grid-based Partitioning): در این روش، فضا به صورت شبکه‌ای از نقاط و لینک‌ها تقسیم می‌شود. این روش شامل استفاده از الگوریتم‌های خاصی مانند الگوریتم‌های دسته‌بندی و الگوریتم‌های تجمعی است. ابزارهایی مانند ANSYS CFX و STAR-CCM+ از این روش استفاده می‌کنند.
در هر صورت، انتخاب روش و ابزار مناسب برای مشبک کاری وابسته به نوع مدل و نیازهای شبیه‌سازی است. همچنین، دانش فنی و تجربه کاربر در استفاده از ابزارهای مشبک کاری نیز بسیار مهم است.
