elementverdelingen van 3-hoekige elementen met 3
knooppunten, bestaande uit een of meer subnetten
Citation for published version (APA):
Schoofs, A. J. G. (1971). Experimentele 2-dimensionale mesh-generator voor elementverdelingen van 3-hoekige elementen met 3 knooppunten, bestaande uit een of meer subnetten. (DCT rapporten; Vol. 1971.001).
Technische Hogeschool Eindhoven.
Document status and date: Gepubliceerd: 01/01/1971 Document Version:
Uitgevers PDF, ook bekend als Version of Record Please check the document version of this publication:
• A submitted manuscript is the version of the article upon submission and before peer-review. There can be important differences between the submitted version and the official published version of record. People interested in the research are advised to contact the author for the final version of the publication, or visit the DOI to the publisher's website.
• The final author version and the galley proof are versions of the publication after peer review.
• The final published version features the final layout of the paper including the volume, issue and page numbers.
Link to publication
General rights
Copyright and moral rights for the publications made accessible in the public portal are retained by the authors and/or other copyright owners and it is a condition of accessing publications that users recognise and abide by the legal requirements associated with these rights. • Users may download and print one copy of any publication from the public portal for the purpose of private study or research. • You may not further distribute the material or use it for any profit-making activity or commercial gain
• You may freely distribute the URL identifying the publication in the public portal.
If the publication is distributed under the terms of Article 25fa of the Dutch Copyright Act, indicated by the “Taverne” license above, please follow below link for the End User Agreement:
www.tue.nl/taverne Take down policy
If you believe that this document breaches copyright please contact us at: openaccess@tue.nl
providing details and we will investigate your claim.
EXPERINENTELE 2-D IITENS IONALE ME SH-GENE-
RATOR
VOOR JZLEEENTVERDELINGENVAN
3-I-IOE- KIGE ELEMENTEN MET 3 KNOOPPUNTEN, BE- STA4NDE UIT EEN OF MEZR SUBNETTEN.PRGL-SYST.
R71-2
FE
71-1Inhoudsopgave 1 . T i t e l 2. S a m e n v a t t i n g
3 .
Het p r i n c i p e v a n de mesh-generator4,
T o e l i c h t i n g op h e t programma; u i t v o e r ; benod.igde i n v o e r g e g e v e n s4.1.
De u i t v o e r4.2.
4.2.1.
4,2,2.
4-2.3.
4.2,4.
4.2.9,
4,2,6.
4.2,7.
De i n v o e r g e g e v e n s11
Ponsen, p l o t t e n11
12
12
121-3
1-3
XMAX,
XWIN,YMAX,
YMIN a s n , kn, knmax, e n , enmax h e t t e s t e n v a n d e elementhoeken k n p l o t e n p l o t a l , a l s n , a l o g l , a c l A u t o m a t i s c h g e g e n e r e e r d e v e r h o u d i n g s g e t a l l e n ; h e t v e r d e l e n i$ v a n l i j n e n i n i n t e r v a l l e n4.2,8.
Het v e r b i n d e n v a n knooppunten v a n twee o p e e n v o l g e n d e l i j n e n16
4.2.9.
Een r e k e n p r o c e s om devorm
v a n de elementen t e v e r b e t e r e n18
4,2,10,
A a n t a l i n t e r v a l l e n ; l i j n e n met s p r o n g ; v e r h o u d i n g s g e t a l l e n ; 2 0 t u s s e n p u n t v o o r c i r k e l v o r m i g e l i j n e n4.2.11.
B e s c h r i j v i n g v a n de g e o m e t r i e v a n d e r a n d e n5 -
Een a a n t a l met d e mesh-generator g e c r e ë e r d e e l e m e n t v e r d e l i g g z ~.6 *
C o n c l u s i e s en s u g g e s t i e s2 0
2 2
- 2 -
1.
T i t e lE x p e r i m e n t e l e 2-dimensionale mesh-generator
voor
e l e m e n t v e r d e l i n g e nv a n 3 - h o e k i g e e l e m e n t e n met
3
knooppunten, b e s t a a n d e u i t e e nof
meersubne t t e n . A. S c h o o f $ , j a n u a r i
1971.
2.
S a m e n v a t t i n g B e s p r o k e n w o r d t :-
h e t p r i n c i p e v a n d e mesh-generator-
de u i t v o e r m o g e l i j k h e d e n-
de b e n o d i g d e i n v o e r g e g e v e n s , met a a n de hand d a a r v a n e e n g l o b a l e t o e l i c h t i n g op h e t programma-
e e n a a n t a l met de mesh-generator g e c r e ë e r d e e l e m e n t v e r d e l i n g e n-
c o n c l u s i e s e n e n k e l e s E g g e s t i e s v o o r e e n d e Î i n i t i e v e mesh-generator e L i t e r a t u u r ’I.-
G e n e r e r e n v a n e e n d r i e h o e k i g 5 l e m e n t e n E t e e m v o o r de e i n d i g e e l e - ment e 2- me t, ho de2.
A u t o m a t i c mesh-generation i n two and t h r e e d i m e n s i o n a l i n t e r - c o n - n e c t e d domains.We z u l l e n h e t p r i n c i p e v a n de mesh-generator b e s p r e k e n a a n de hand v a n e e n v o o r b e e l d ; v o o r h e t
i n
f i g .3.1e
w e e r g e g e v e n g e b i e d wensen w i j e e n e l e m e n t v e r d e l i n g t e g e n e r e r e n .f i g .
3.1.
Zo'n g e b i e d noemen w e e e n n e t . vde k i e z e n twee o v e r s t a a n d e d e l e n v a n de c o n t o u r en b e t i t e l e n d e z e a l s r a n d
1
r e s p . r a n d2,
z i e f i g .3.2.:
-
r a n d2
rand1
fig,3.2,
B e i d e r a n d e n worden i n e v e n v e e l , z e g n s t u k k e n v e r d e e l d . ; o p e l k e r a n d l i g g e n dan 13+
1
punten, welke we randknooppunten z u l l e n noemen, z i e f i g .3.3e
:n = 9
1
O knooppunt e n o p e l k e r a n d , i f i g .3.3.
4
'-V e r v o l g e n s v e r b i n d e n we de knooppunten op r a n d I met d i e o p r a n d
2
d o o r n+
1
l i j n e n . Het programma b i e d t de m o g e l i j k h e i dvoor
d e z e lij-nen n a a r wens r e c h t e n o Î s t u k k e n c i r k e l b o o g t e nemen. B i n n e n de con- t o u r mogen de l i j n e n e l k a a r n i e t s n i j d e n . Zie f i g .
3.4.:
3
4
5
6
f i g .3 . 4 .
V o o r d e l i j n e n 1 ,2,
6,
9
en 10 z i j n r e c h t e n , v o o r d e l i j n e n3 ,
4,
5,
7
e n8
z i j n s t u k k e n c i r k e l b o o g genomen. E l k v a n d e l i j n e n worden op hun b e u r t i n e e n g e s c h i k t a a n t a l s t u k k e n v e r d e e l d . D e z o o n t s t a n e punten vormen, samen met d e r a n d p u n t e n , deknooppunten v a n d e e l e m e n t v e r d . e l i n g . De knooppunten op twee o p e e n v o l - gende l i j n e n worden d o o r
één
z i g z a g - l i j n verbonden. D i t h o u d t i n d a td e a a n t a l l e n Knooppunten op
2
o p e e n v o l g e n d e l i j n e n ter, h o o g s t e1
v a n e l k a a r mogen v e r s c h i l l e n ; de z i g z a g - l i j n b e g i n t en e i n d i g t dan op de l i j n m e t h e t g r o o t s t e aantal knooppunten; z i e f i g . 3.5. % t u s s e n de'l i j n e n
1
e n2,
A l s de a a n t a l l e n knooppunten op2
o p e e n v o l g e n d e l i j n e n g e l i j k z i j n , z i j n e r i n p r i n c i p e twee m o g e l i j k h e d e nvoor
d e z i g z a g - l i j n ; i n h e t algemeen w o r d t dan d i e m o g e l i j k h e i d gekozen d i e de k o r t - s t e v e r b i n d i n g s l i j n e n ( o f w e l de g r o o t s t e elementhoeken) o p l e v e r t , z i eb . v . de elementen t u s s e n de l i j n e n
9
e n 10.P e r l i j n kunnen d e l e n g t e n v a n de s t u k k e n g e l i j k , dan n e l o n g e l i j k z i j n ; de l e n g t e n v a n d.e o n g e l i j k e s t u k k e n worden bepaald. m.b,v. i n - g e l e z e n o f a n d e r s z i n s v e r k r e g e n v e r h o u d i n g s g e t a l l e n .
B i j e e n meer i n g e w i k k e l d e c o n t o u r z a l h e t n i e t s t e e d s m o g e l i j k z i j n om de a a n t a l l e n knooppunten op
2
o p e e n v o l g e n d e l i j n e n , n i e t meer dan I t e l a t e n v e r s c h i l l e n . I n d a t g e v a l wordt de elementen v e r d e l i n g i n twee o f meer s u b n e t t e n g e s p l i t s t , z i e f i g .3 . 6 . :
lijn1
23
subnet
1
l i j n1
23
4
5
6
7 89
10 f i g .3.6.
Voor
h e t e v e n m i s e h o p l o s s e n v a n h e t mechanicaprobleem m.b.v. de e i n d i - ge elementenmethode, is h e t n o d i g d a t e l k knooppuntoummer z o w e i n i g mo- g e l i j k v a n z i j n n a a s t e buren v e r s c h i l t . De b a n d b r e e d t e v a n de t o t a l e s t i j f h e i d s m a t r i x is dan minimaal. I n h e t algemeen i s d a t h e t g e v a l a l s de knooppuntnummering p l a a t s v i n d t o v e r k o r t e a f s t a n d e n v a n rarid t o t r a n d , z i e f i g .3.7*
+ 2t t
I 4 k l e i n e b a n d b r e e d t e5 - - -
- -
- - - -
- t
g r o t e b a n d b r e e d t e f i g .3.7.
i- 6 -
De h i e r behand-elde mesh-generator b i e d t e e n goede m o g e l i j k h e i d om een k l e i n e b a n d b r e e d t e t e v e r w e z e n l i j k e n .
B i j u i t meer dan e e n s u b n e t b e s t a a n d e e l e m e n t e n v e r d e l i n g e n z a l de num- mering v a n de knooppunten i n de s u b n e t t e n z o moeten z i j n , d a t e e n z o g e r i n g m o g e l i j k e b a n d b r e e d t e gehandhaafd b l i j f t , z i e b . v . f i g .
3.6.
Merk op d a t b i j de l i j n e n3 , 4
e n 5 v a n s u b n e t1 ,
e n de l i j n e n2
e n3
v a n s u b n e t2,
de knooppuntnummering b i j de o v e r g a n g v a n e e n l i j n n a a r de v o l g e n d e , e e n s p r o n g maakt; b . v . subnet I;-
h e t l a a t s t e knooppunt v a n l i j n2
is11
-
h e t e e r s t e knooppunt v a n l i j n3
i sIS.
Waar n o d i g w o r d t daarom a l s i n v o e r a a n h e t programma meegegeven: h e t ïijnnummer e n h e t l e knooppuntnummer v a n d i e l i j n ,
T o e l i c h t i n g op h e t programma; u i t v o e r ; benodigde i n v o e r g e g e v e n s Y/e z u l l e n een e n a n d e r b e s p r e k e n a a n de hand v a n de programma-kop, d i e op de v o l g e n d e b l a d z i j d . e n s t a a t a f g e d r u k t . De mesh-generator is
i n
d i e z i n e x p e r i m e n t e e l d a t : 1 . Een a a n t a l v o o r z i e n i n g e n ( i t e r e r e n v a n k n o o p p u n t s k o ö r d i n a t e n , t e s t e n v a n elementhoeken, a u t o m a t i s c h v e r d e l e n v a n l i j n e ni n
o n g e l i j k e s t u k k e n ) z i j n a a n g e b r a c h t ,om
met e e n minimuma a n
i n v o e r g e g e v e n s , e e n z o g o e d m o g e l i j k e e l e m e n t e n v e r d e l i n g t e v e r k r i j g e n . 9e v e r w a c h t i n g i s d a t h e t i n e e n a a n t a l s i t u a t i e s g e b r u i k e n v a n de m e s h - g e n e r a t o r , de m o g e l i j k h e d e n en m o e i l i j k h e d e n v a n d i e v o o r z i e - n i n g e n nad-er a a n h e t l i c h t z a l brengen.2.
Deze mesh-generator i s een op z i c h z e l f s t a a n d programma.Voor
det o e k o m s t w o r d t g e d a c h t aan e e n g e n e r a t o r i n procedure-vorm, z o d a t u i t b r e i d i n g t o t meer e l e m e n t t y p e n e n i n p a s s i n g i n a n d e r e programma's ( s y s t e m e n ) g e m a k k e l i j k e r t e v e r w e z e n l i j k e n is.
4.1.
De u i t v o e rDe
d c ~ r
de mesh-geCerator bepaald-e k n o o p p u n t s k o ö r d i n a t e n e n element- l o c a t i e v e c t o r worden v i a de r e g e l d r u k k e r en, i n d i e n g e w e n s t , v i a de p o n s e r ( s ) e d o f de p l o t t e r u i t g e v o e r d . V i a d e r e g e l d r u k k e r worden t e r c o n t r o l e t e v e n s h e t g r o o t s t e d e e l v a n de i n v o e r g e g e v e n s en een aantal t u s s e n r e s u l t a t e n ( i n h o u d v a n h e t array knnr, waarden v a n de v a r i a b e l e b a s i s ,g r o o t t e v a n "te scherpe" of "te stompe elementhoeken) u i t g e v o e r d . De knooppuntsnummers met de b i j b e h o r e n d e
x
-eni n d i e n g e w e n s t , door ponser
1
op ponsband g e z e t ; b i j meer danéén
sub- n e t worden de s t u k k e n u i t v c e r d o o r t a p e f e e d gescheid-en.- 8 -
i
2
O o a, rn c k tu rn G O pt h cd *rfa"
i
tum
hB
w
L?E
P a, r?-
d C Pt:
** rn d FcI
ho O k f4..
a r t m cd P k o O II m .A rn cd P d m Cu n 8-4 E d3
-
70-
De elementnummers met de b i j b e h o r e n d e knooppuntnummers worden, i n d i e n g e w e n s t , door p o n s e r
2
op ponsband g e z e t ; b i j meerdere s u b n e t t e n ook h i e r d o o r t a p e f e e d g e s c h e i d e n ,I n d i e n gewenst kan v a n d.e e l e m e n t v e r d e l i n g e e n p l o t f i g u u r gemaakt word.en. D a a r b i j h e e f t men
per
s u b n e t de k e u z e , o f men a l o f n i e tknooppuntnummers e d o f elementnummers v e r m e l d v i l z i e n . H e t i s d u s
m o g e l i j k om b . v , :
-
s u b n e t1
zond.er knooppunt- en elementnummers-
s u b n e t2
met knooppuntnummers-
s u b n e t3
met elementnummers-
s u b n e t4
met knooppunt- en elementnummers u i t t e p l o t t e n .De p l o t f i g u u r w o r d t , b i n n e n e e n k a d e r v a n
385
x
250
mm ( o n g e v e e rA3-
f o r m a a t ) , s t e e d s z o g r o o t m o g e l i j k gemaakt. V e r k l e i n e n t o t
A4-
formaat is dan meb.v. e e n kopieermachine m o g e l i j k ,Het programma moet I n h e t THE-systeem v e r w e r k t worden omdat:
-
i n h e t MCA-systeem s l e c h t s&én
ponser b e s c h i k b a a ris
-
n i e t a l l e p a r a m e t e r s i n e n k e l e p l o t p r o c e c u r e s i n MCA en THE e e n d u i d i g z i j n .4-,2. De i n v o e r g e g e v e n s
Aan de hand v a n de programma-kop z u l l e n we de i n v o e r g e g e v e n s , e e n aai- t a l g e b r u i k t e v a r i a b e l e n en de w e r k i n g van h e t programma, n a d e r t o e - l i c h t e n e
k 2 . 1 . Ponsen, p l o t t e n
B i j "ponsen = O" wordt g e e n , b i j "ponsen = 1" wordt wel u i t v o e r op ponsband g e l e v e r d .
B i j " p l o t t e n
=
0" wordt e r n i e t g e p l o t .R i j " p l o t t e n = 1" wordt de k l e m e n t e n v e r d e l i n g g e p l o t ; >'plottenv' i s a l l e e n v a n b e l a n g v o o r h e t t e k e n e n v a n de d r i e h o e k e n , n i e t
voor
de element--
12
-
4.2.2.
XMAX, XMIIJ, YMX, YMIN.De maximum e n minimum x- en y- k o ö r d i n a t e n z i j n n o d i g v o o r h e t s c h a l e n v a n d e p l o t f i g u u r . S i j “ p l o t t e n = O” zou deze i n v o e r i n p r i n c i p e a c h t e r - wege kunnen b l i j v e n ; e r kan dan v o l s t a a n worden met
4
w i l l e k e u r i g e ge- t a l l e n op de g e t a l l e n b a n d .4.2.3.
a s n ,
kn, knmax, en,enmax a s n : kn knmax : en h e t a a n t a l s u b n e t t e n w a a r u i t de e l e m e n t e n v e r d e l i n g w o r d t samen- g e s t e l d . Het v e r d e l e n i n s u b n e t t e n is soms n o d i g om:-
v r i j e r t e z i j n i n h e t k i e z e n v a n de f i j n h e i d v a n de v e r d e l i n g-
h e t m o g e l i j k t e maken d a t de a a n t a l l e n knooppunten op tweeopeenvolgende l i j n e n meer dan é é n v a n e l k a a r kunnen v e r s c h i l - l e n .
g e e f t h e t laatste knooppuntnummer a a n d a t , a n d e r s dan door de M.G. (mesh-generator), w o r d t v e r z o r g d . Het e e r s t e d o o r de M.G. g e g e n e r e e r d e knooppunt z a l m e e s t a l h e t nummer
1
d r a g e n ; dan moet kn = O worden genomen.h e t ( e v e n t u e e l g e s c h a t t e ) h o o g s t e knooppuntnummer
van
de ver- d e l i n g i s n o d i g v o o r de d e c l a r a t i e v a n de arrayss w a a r i n deknooppuntnummeEs en de k o ö r d i n a t e n worden opgeborgen.
g e e f t h e t l a a t s t e
elementaummer
a a n d a t , a n d e r s dan d o o r de O O G ,kvordt v e r s o r d . O I n d i e n ‘saet e e r s t e door de Ze,Û g e g e n e r s s r d e e l e - ment h e t nummer
1
d r a a g t , moet en =O
worden genomen.enmax : h e t ( e v e n t u e e l g e s c h a t t e ) h o o g s t e elementnummer v a n de v e r d e l i n g i s n o d i g v o o r de d e c l a r a t i e v a n de e l e m e n t l o c a t i e v e c t o r
l e z ;
: B i j t e l a g e s c h a t t i n g e n v a n knmax e r d o f enmax v o l g t de foutmel-
OPM
I 1
d i n g : r r o v e r s c h r i j d i n g v a n a r r a y - g r e n s .
4.2.4.
Het t e s t e n v a n de elementhoekenB i j e e n e l e m e n t v e r d e l i n g wordt z o v e e l m o g e l i j k n a a r g e l i j k z i j d i g e d r i e - hoeken g e s t r e e f d ; daarom is h e t n u t t i g de g r o o t t e v a n de elementhoeken t e t e s t e n .
f i t e s t : de hoek i n g r a d e n waarop de elementhoeken worden g e t e s t .
Het t e s t e n g e s c h i e d t door de p r o c e d u r e HOEKTEST. A l s v a n e e n element een hoek k l e i n e r is dan f i t e s t wordt v i a d e r e g e l d r u k k e r u i t g e v o e r d :
- .- __
1 . wat h e t knoopsuntnummer
van
h e t hoekpunt is2.
h e t nummer v a n h e t e l e m e n t3 .
e e n mededeling d a t d e hoek t e s c h e r p is4.
de g r o o t t e v a n d e b e t r e f f e n d e hoek i n graden.Als
e e n hoek g r o t e r is dan (180'-2
.
f i t e s t ) , wordt h e t b e t r e f f e n d e knooppunt- e n elementnummer v e r m e l d ; v e r d e r wordt vermeld d a t de hoekt e
stomp is en d e g r o o t t e v a n d e hoek i n g r a d e n .M e e s t a l z a l de g r o o t t e v a n f i t e s t
20
à
3
0
'
genomen worden.Tot
h i e r i s d e L n v ö e r algemeen v o o r a l l e s u b n e t t e n ; de v e r d e r e i n v o e r - g e g e v e n s g e l d e n p e r s u b n e t .4.2,5.
k n p l o t , e n p l o tA l s '(knplot = 1" worden de knooppuntnummers i n de b e t r e f f e n d e s u b n e t - f i g u u r g e p l o t
Als
" e n p l o t = 1 9 * worden de elementnummersi n
d e g e p l o tb e t r e f f e n d e s u b n e t f i g u u r E i j k n p l o t = 7 YE e n p l o t = I worden zowel knooppunt- als elementnummers g e p l o t
Een e n a n d e r e c h t e r a l l e e n a l s " p l o t t e n = 1" ( z i e 4.2.4.).
4.2.5.
al,
a i s n , a l o g i , acla l : h e t t o t a l e a a n t a l ( v a n r a n d t o t r a n d ) l i j n e n v a n h e t b e t r e f f e n d e s u b n e t .
Wet l i j n e n worden zowel r e c h t e l i j n s t u k k e n als s t u k k e n c i r k e l b o o g b e d o e l d :
- 14
-
a l s n 2 h e t a a n t a l l i j n e n met e e n !'sprong"
i n
de knooppuntnummering ( b v .de l i j n e n
3 ,
4
e n5
v a n s u b n e t1
v a n f i g .3 . 6 . ;
h i e r i s d.us a l s n =3 ) .
a l o g i : h e t a a n t a l l i j n e n d a t , m.b.v. i n t e l e z e n v e r h o u d i n g s g e t a l l e n i n o n g e l i j k e i n t e r v a l l e n
wordt
v e r d e e l d . V e r d e r o p z a l b l i j k e n d a t b i j " a u t v e r h = 1'' e r ook l i j n e n i n o n g e l i j k e s t u k k e n ver-d e e l d worden. Voor " a l o g i " worden d e z e l i j n e n e c h t e r n i e t g e t e l d . a c l 2 h e t a a n t a l v a n - r a n d - t o t - r a n d - l i j n e n d i e moeten b e s t a a n u i t een
s t u k c i r k e l b o o g .
Voor
de n i e t t o t a c l behorende l i j n e n worden r e c h t e n genomen e4.2.7.
A u t o m a t i s c h e v e r h o u d i n g s g e t a l l e n ; h e t v e r d e l e n v a n l i j n e n i n i n t e r v a l l e n a u t v e r h = O a l s men de 1ijnen.waarvoor g e e n v e r h o u d i n g s g e t a l l e n i n g e l e z e n worden, ( d e l i j n e n d i e n i e t t o t " a l o g i " P e h o r e n ) , i n g e l i j k e s t u k k e n wenst t e v e r d e l e n . =1
a l s men b o v e n b e d o e l d e l i j n e n i n o n g e l i j k e s t u k k e n w e n s tt e
v e r d e l e n ; d i t m.b,v. v e r h o u d i n g s g e t a l l e n d i e door h e tpro-
gramma worden b e p a a l d aan de hand v a n d e a f s t a n d e n v a n de knooppunten op de r a n d v a n twee opeenvolgende l i j n e n .
r a n d
2
l i n e a i r v e r l o p e n d e v e r h o u d i n g s g e t a l l e n
De a i s t a n d v a n d e knooppunten op r a n d
1
wordt h e t v e r h o u d i n g s g e t a l van h e t e e r s t e i n t e r v a l ; de a f s t a n d v a n d e knooppunten op r a n d2
wordt h e t v e r h o u d i n g s g e t a l v a n h e t laatste i n t e r v a l .Voor
d e t u s s e n -l i g g e n d e i n t e r v a l l e n word-en l i n e a i r v e r l o p e n d e v e r h o u d i n g s g e t a l l e n berekend.
Door d i t mechanisme o n t s t a a n elementen met a f m e t i n g e n i n d e o r d e g r o o t - t e v a n d e a f s t a n d e n v a n d e randpunten, zonder d a t r e e k s e n v e r h o u d i n g s - g e t a l l e n i n g e v o e r d behoeven t e worden.
Voor goed gevormde elementen moet d a a r t o e g e ë i s t worden d a t de a f s t a n - à e n v a n de o p e e n v o l g e n d e randpunten n i e t t e s t w k v a r i ë r e n .
De r e c h t e e n de c i r k e l v o r m i g e l i j n e n worden i n a l dan n i e t g e l i j k e i n t e r v a l l e n v e r d e e l d d o o r de p r o c e d u r e
VERDEELRECHTE
r e s p . de p r o c e - dure v e r de e l c i r k e1
oA l s p a r a m e t e r s s p e l e n i n deze p r o c e d u r e s een
rol:
-
de k o ö r d i n a t e n v a n h e t begin- en e i n d p u n t (knooppunt o p r a n d1
r e s p . r a n d 2 ) v a n de l i j n .Voor c i r k e l v o r m i g e l i j n e n moeten ook v a n e e n punt v a n de l i j n t u s s e n b e g i n - en e i n d p u n t d e k o o r d i n a t e n bekend z i j n ,
-
h e t a a n t a l i n t e r v a l l e n w a a r i n d e l i j n v e r d e e l d moet worden,-
e e n k e u z e g e t a l (b) d a t a a n g e e f t o f de l i j n i n g e l i j k e ( b = o ) dan wel o n g e l i j k estukken
! b = l ) wordt v e r d e e l d .-
e e n array v h d a t , a l s de l i j n i n o n g e l i j k e i n t e r v a l l e n w o r d t v e r d e e l d ,met
de g e w e n s t e v e r h o u d i n g s g e t a l l e n g e v u l d moet z i j n .-
e e n array k n r , d a t g e v u l d w o r d t q e t de nummers v a n de knooppunten op cie l i j n .-
array’s x en y * d.ie v o o r de i n k n r opgeborgen knooppuntnummers, met de k o o r d i n a a t w a a r d e n g e v u l d worden.-
i6
-
4.2.8,
Het verbind.en v a n knooppunten v a n twee o p e e n v o l g e n d e l i j n e n :h e t vormen v a n element e n
I n h e t programma wordt e e n array " b a s i s
Ijlr'
gevuld. met d e v o l g e n d e e i g e n s c h a p , z i e f i g .4.2.:
1
r a n d 1 r a n d
1
f i g .
4.2,
De a a n t a l l e n i n t e r v a l l e n w a a r i n de l i j n e n v e r d e e l d word.erîs worden op- g e b o r g e n i n h e t array " a i n t (j]''.
Wanneer a i n t {ja = a i n t [ j + l ] i s de e l e m e n t v e r d e l i n g i n p r i n c i p e n i e t eenduid.ig, z i e f i g .
4,3.:
!Je gaan a l s v o l g t t e werk:
I n h e t programma i s de r e a l p r o c e d u r e A f s t a n d ( n ,
rn)
opgenonen. De waarde v a n A f s t a n d(n,
m) i s h e t k::adra.at v a n d.e a f s t a n d v a n ded o o r de i n t e g e r s n en
rn
g e k a r a k t e r i s e e r d e knooppunten, B e r e k e n d w o r d t dan, z i e f i g .4.3.:
a f s b e g i n = A f s t a n d ( j l , j 2 + 1 ) / A f s t a n d( j 2 ,
j l + l ) a f s e i n d = A f s t a n d(j3,
j4-1)/Afstand( j 4 ,
j3-1)
A l s a f s b e g i n c Immers:als
a f s b e g i n > 7 a f s e i n d dan b a s i s ( j > =1 ,
and-ers b a s i s ( j ) = O ; o f a f s e i n d <1
i s i n e e r s t e i n s t a n t i e b a s i s (j) = OM.
b . v , h e t keuzeget a l
f t d i a g i f kan h e t b o v e n s t a a n d e e n i g s z i n s g e m o d i f i - c e e r d worden t o e g e p a s t , d i a g = Oals
b i j o n g e v e e r g e l i j k e d i a g o n a l e n a f w i s s e l e n d . b a s i s =I en basis = O wordt genomen, z i e f i g .4.4.
basis =
0
1
b a s i s = Oof
1
basis =3
I
f i g .4.4.
d i a g =1
a l s b i j o n g e v e e r g e l i j k e d - i a g o n a l e n s t e e d s b a s i s =1
of b a s i s = O wordt genomen, z i e f i g .4.5.
I
b a s i s = 0I
b a s i s =4
I
f i g .4.5.
-
18
-
d.iag =2
a l s s t r i k t h e t k r i t e r i u m : a f s b e g i n < of > a f s e i n d wordt t o e g e p a s t , z i e f i g .4.6.
b a s i s = OI
basis =1
I
f i g .4.6.
B i j d i a g = O e n d i a g = I v m d t basis a f w i s s e l e n d O e n1
genomen, r e s p , s t e e d s O of 'i genomen i n s i e n g e l d t :(1-v>
.
a f s e i n d < a f s b e g i n < ( l + v > a f s e i n d .I n
h e t programma i s v = 0.5 genomen,Het nut v a n b o v e n s t a a n d e k e u z e m o g e l i j k h e d e n z a l i n h e t v o l g e n d e punt b l i j k e n ,
4,2,9.
Een r e k e n p r o c e s om d e vorm v a n d e elementen t e v e r b e t e r e nAlgemeen w o r d t aangenomen d a t h e t v o o ~ de numerieke o p l o s s i r - g van
het
elementenmethodeprobleem g u n s t i g i s d a t de d r i e h o e k i g e e l e m e n t e n zo- v e e l m o g e l i j k g e l i j k z i j d i g z i j n ; e l k n i e t op d e c o n t o u r g e l e g e n knoop- punt xr0rd.t daa d o o r
6
n a a s t e buurpunten omringd.De w e r k w i j z e v a n de mesh-generator h e e f t t o t g e v o l g d a t ook h i e r e l k '?inwendig" punt
door
6 n a a s t e b u r e n i s omringd.De vorm v a n de e l e m e n t e n b e h o e f t e c h t e r nog g e e n s z i n s g e l i j k z i j d i g t e z i j n .
Om de vorm v a n de elementen t e v e r b e t e r e n i s i n h e t progrzmma een r e - k e n p r o c e s voorhanden, w a a r b i j de i n e e r s t e i n s t a n t i e g e g e n e r e e r d e koör- d-inaten v a n de inwendige knooppunten, op e e n g e s c h i k t e manier morden g e w i j z i g d ,
D a a r b i : worden, beginnend met h e t Ze knooppunt op d e 2 e l i j n , a c h t e r - e e n v o l g e n s a l l e i n w e n d i g e punten z o goed. m o g e l i j k c e n t r a a l t u s s e n hun
6
n a a s t e bu-ren g e l e g d , z i e f i g ,4,7.:
f i g .
4.7.
Wanneer a l l e inwendige punten eenmaal z i j n b e w e r k t , k a n men w e e r
voor-
a a n b e g i n n e n , en h e t p r o c e s nog e e n s h e r h a l e n .
De v a r i a b e l e
"amh"
g e e f t a a n hoe v a a k men b o v e n s t a a n d r e k e n p r o c e s oph e t b e t r e f f e n d e s u b n e t wenst t o e t e p a s s e n ,
Na e l k e s t a p worden de hoeken v a n de elementen g e t e s t , z o d a t men een g o e d e i n d r u k van h e t e f f e c t v a n h e t r e k e n p r o c e s k r i j g t . B i j de e l e m e n t v e r d e l i n g van f i g .
4.8.
l i g g e n de knooppunten r e e d s c e n t r a a l t u s s e n de omringende punten e n h e e f t h e t r e k e n p r o c e s w e i n i g of g e e n e f f e c t : f i g .4.8.
Wanneer i n zo'n g e v a l m.b.v. d i a g = O a f w i s s e l e n d b a s i s = O e n b a s i s = 'i w o r d t genomen, o n t s t a a n v r i j w e l g e l i j k z i j d i g e d r i e h o e k e n , z i e f i g .4.9.:
-
20
-
f i g .
4.9.
4.2,lO. A a n t a l i n t e r v a l l e n ; l i j n e n met sprong i n de knooppuntnummering; v e r h o u d i n g s g e t a l l e n ; t u s s e n p u n t v o o r c i r k e l v o r m i f f e l i j n e n a i n t
Cjl
: een i; t e l e z e n array d a t de a a n t a l l e n i n t e r v a l l e nv a n de l i j n e n b e v a t .
We merken nogmaals op d a t v o o r a l l e j moet g e l d e n :
i n r , n r ( j >
a i n t [ j + l I
-I<
a i n t l j l<
a i n t E j + 1 4 +I,: lijnnummer e n l e knooppuntnummer v o o r d i e l i j n e n , waarvoor d.at l e knooppuntnummer n i e t d i r e k t v o l g t op h e t l a a t s t e knooppuntnummer v a n de v o o r g a a n d e li j n e
D.m.v. d.eze i n f o r m a t i e i s h e t m o g e l i j k om s u b n e t - t e 2 c? e e E scYar,ige ~ a n i o r t e k o p p e l e n , d a t oeer
h e t elementen methode-probleem e e n minimale band- b r e e d t e o n t s t a a t ,
l n r s v e r h k j n j : lijnnummer en v e r h o u d i n g s g e t a l l e n voor d i e l i j n e n , d i e men m.b,v, i n g e l e z e n v e r h o u d i n g s g e t a l l e n , i n o n g e l i j k e i n t e r v a l l e n wenst t e v e r d e l e n .
l n r ,
X(
j) Y[j] : lijnnummer en de k o ö r d i n a t e n v a n e e n t u s s e n begin- en eindpunt g e l e g e n punt v a n c i r k e l v o r m i g e l i j n e n . D i t t u s s e n p u n t b e p a a l t , samen met h e t b e g i n - e n eindpunt de c i r k e l , w a a r v a n delijn
e e n d e e l i s ,4.2.11.
B e s c h r i j v i n g v a n de g e o m e t r i evan
d e rand-enE e r s t d i e n t d.e i n v o e r v o o r rand 1 t e worden v e r z o r g d , d a a r n a d i e v o o r r a n d 2 -
B i j h e t b e s c h r i j v e n van de l i g g i n g v a n de randpunten k a n , n a a s t h e t punt v o o r punt i n l e z e n , g e b r u i k worden gemaakt v a n d e p r o c e d u r e s om r e c h t e l i j n s t u k k e n en c i r k e l b o g e n
i n
e e n aantal s t u k k e n t e v e r d e l e n . De i n v o e r v o o r r a n d1
b e s t a a t u i t :a l s e e r s t e s t e e d s :
keuze =
1
en x- e n y - k o ö r d i n a a t van h e t l e randpunt,ge r e s t v a n d e randpunten worden i n v o l g o r d e g e g e n e r e e r d d o o r n a a r b e l i e v e n e e n a a n t a l malen g e b r u i k vans
keuze =
1
en x- en y - k o o r d i n a a tkeuze =
2
voor e e n r e e k s randgunten op een r e c h t l i j n s t u kx2, y2:
k o ö r d i n a t e n vRn h e t eindpunt v a n h e t l i j n s t u kAINT
: a a n t a l s t u k k e n w a a r i n h e t l i j n s t u k v e r d e e l d wordt. b : O v o o r v e r d e l i n g i n g e l i j k e s t u k k e n1
v o o r v e r d e l i n gi n
o n g e l i j k e s t u k k e n v h k q :AINS
v e r h o u d i n g s g e t a l l e n wanneer b = 1 . keuze = j v o o r e e n r e e k s randpunten op e e n c i r k e l b o o gx2,
y2:
k o ö r d i n a t e n van e e n t u s s e n begin- e n e i n d p u n t ge- l e g e n punt van de c i r k e l b o o gx 3 $
y3::
k o ö r d i n a t e n v a n h e t e i n d p u n t van d e c i r k e l b o o gAIMT, b e n vh[k]
zoals
b i j keuze =2,
Daarna v o l g tvoor
rand2
een a n a l o g e i n v o e rMet h e t b o v e n s t a a n d e i s het v a a k m o g e l i j k , d e l i g g i n g v a n de randpun- t e n met e e n minimaal a a n t a l k o ö r d i n a a t waarden, vast t e l e g g e n .
-
22
-
5.
Een a a n t a l met de mesh-generator g e c r e ë e r d e e l e n e n t v e r d e l i n g e n . I n h e t n a v o l g e n d e z u l l r n we, a a n de hand van v o o r b e e l d e n , d e n o g e l i j k - heden e n b e p e r k i n g e n v a n de mesh-generator b e s p r e k e n . T e n e i n d e det e k e n i n g e n n i e t t e "druk" t e n a k e n , z i j n d e element- e n lrnooppunt- nunmer
s
wegge l a t e n .Be
f i g u r e n w a a r n a a r w o r d t v e r w e z e n , z i j n l o s b i j d i t r a p p o r t gevoegd. F i g .5.1
t o o n t e e n v e r d e l i n g w a a r b i j a l l e e n v o o r d e e e r s t e e n d e l a a t s t e l i j n v e r h o u d i n g s g e t a l l e n z i j n i n g e l e z e n ; a l l e t u s s e n l i g g e n d e l i j n e n z i j n i n g e l i j k e i n t e r v a l l e n v e r d e e l d . Lie v e r d e l i n g v a n f i g .5.2
i s u i t d i e v a n f i g .5.1
o n t s t a a n , n a d a t4
i t e r a t i e s t a > p e n , z o a l s be- s c h r e v e n i n4 . 2 . 9 ,
v o o r h e t v e r l e g g e n van d e inwendige knooppunten z i j n u i t g e v o e r d . A l l e e n aan de k o r t e r a n d r e s t e r e n e n i g e h o e k e n d i e v r i j s c h e r s z i j n .I n f i g .
5.3
i s e e n v e r d e l i n g w e e r g e g e v e n v o o r e e n hoge druk r e a c t o r - vat v o o r de chemische i n d u s t r i e (inw.d
460,
u i t w .a
915,
flens
d
1030,
inwendige druk2500
b s r ).
Ook h i e r z i j n a l l e l i j n e n b e h a l v e de e e r s t e ( e a n de b u i t e n k a n t v a n de
f l e n s ) , i n g e l i j k e i n t e r v a l l e n v e r d e e l d .
De b e d o e l i n g v a n d e z e v e r d e l i n g was on, na e e n aar-tal i t e r a t i e s t a p p e n ,
t e
komen t o t een v e r d e l i n g met goed gevormde elementen, net z i j d e n i nd e o r d e g r o o t t e v a n de a f s t a n d v a n d e meest n a b i j g e l e g e n randpunten. E e t v o o r e e n g r o o t a a n t a l l i j n e n opgeven v a n v e r ' r i o u d i n g s g e t a l l e n , zou dan a c h t e r w e g e kunnen b l i j v e n . Fig.
5 . 4 ,
d e v e r d e l i n g v a n f i g .5.3
na
5
i k e r a i i e s t a p p e n , laat z i e n d a t h e t b o v e n s t a a n d e g e e n s z i n s h e t g e v a l b e h o e f t t e z i j n ; b l i j k b a a r i s ook de u i t g a n g s t o e s t a n d v a n be-l a n g e
Lìaarna i s h e t i d e e u i t g e w e r k t om de l i j n e n a u t o m a t i s c h i n o n g e l i j k e i n t e r v a l l e n t e v e r d e l e n , aan de hand v a n de a f s t a n d e n v a n d e rand- p u n t e n ? z o a l s b e s c h r e v e n i n
~ 1 ~ 2 . 7 .
Fig.5.5
t o o n t h e t r e s u l t a a t v o o r h e t d r u k v a t ; na5
i t e r a t i e s t a p p e n o n t s t a a t h i e r u i t de v e r d e l i n g v o l g e n s f i g .5 . 6 .
In fig.
5.7
en 5.8
isgeornetrie van het drukvat
t . p . v .de afrondings-
straal gewijzigd. Fig.
5.7
geeft
deoorspronkelijke verdeling,
waar-uit na
5
iteratiestappen
deverdeling volgens rig.
5.8ontstaat.
Fig.
5.9
toont een verdeling waarbij, in het linkerdeel van de oor-
spronkeli
jke verdeling m.b.v. diag=O, de diagonalen "om en
om"zijn
genomen, waarna
5
iteratiestappen zijn toegepast
eVergelijk het resul-
taat met fig.
5.8.Ter
vergelijking toont fig. 5.10 een op conventionele manier verkregen
verdeling
v o o r h e tdrukvat. Fig. 5.11 is een test van het
programniaop
het juist verdelen van cirkelvormige lijnen.
De
rechte en de cir-
kelvormige lijnen zijn d.m.v. autverh
=1 in ongelijke stukken verdeeld.
Uit 8eze verdeling ontstaat na een aantal iteratiestappen die volgens
fig. 5.12, waaruit nogmaals
dekracht van het iteratieproces blijkt.
Het volgende voorbeeld laat nog eens zien, dat voor het verkrijgen
van grotere elementhoeken
m.b.v. het iteratieproces, een goede uit-
gangstoestand vereist is.
De
originele verdeling volgens fig.
5.13 krijgt door het itereren klei-
11el-e
.^
- --elementhoeken i
.P.T.grotere zie fig.
5-14.
3 eervaring leert
dat
~ ~ = o r z . l i n de b12u-t ygnesn
cS~c8?'8Tandj
pengoede u-jtgzngcsituatie
vereist is.
In iig.
5.15
en
f i g .5.16
zijn de oorspronkelijke en
dedaaruit door
itereren ontstane verdelingen weergegeven van de rotor va3 een hydrau-
lische schottenpomp.
Voorde hele elementverdeling
is diag
= 2genomen.
V o o r
het effect van diag
=O
en diag
=1,
zie fig.
5.17.
, IJe
willen hier
denogelijkheden voor het koppelen van
subnetten nog nader toelichten. Subnetten kunnen gekoppeld worden
doos ofwel
2randen
t e laten samenvallen, ofwel door
delaatste lijn
van het
e_n,esubnet te laten samenvallen met
deeerste lijn vzn het
andere subnet, zie onderstaande figuur:
-
24
-
e
D.m.v. h e t i n l e z e n v a n h e t
1
knooppuntnr. v a n e e n a a n t a l l i j n e n , k a n dan de knooppuntnummering z o d a n i g worden gemaakt, d a t e e n g e r i n g e b a n d b r e e d t e v a n de s t i j f h e i d s m a t r i x o n t s t a a t .De rai;d v a n h e t ene s u b n e t kan b i j deze n e s h - g e n e r a t o r n i e t g e k o p p e l d worden a a n de e e r s t e o f l a a t s t e l i j n v a n h e t a n d e r e s u b n e t ; d e knoop- puntnummering k a n d a n n i e t kloppend worden gernaakt
,
z i e o n d e r s t a a n d e f i g u u r :Om d i t %e k-nnen v e r w e z e n l i j k e n n o e t e n p r o c e d u r e s ingebouwd worden
Om:
-
s a m e n v a l l e n d e knooppunten h e t z e l f d e nummer z e g e v e n ( i d e n t i f i c a t i e - p r o c e d u r e ) .-
de v e r d e l i n g z o d a n i g t e hernummeren, d a t e e n minimale b a n d b r e e d t e o n t s t a a t a I n f i g .5 . 1 8
i s d e v e r d e l i n g v a n e e n segment v m de s p i e g e l s c h i j f v a n e e n h y d r a u l i s c h e a x i a l e plunjerpomp weergegeven. De o n d e r s c h e i d e n sub- n e t t e n z i j n a l l e l;-ags randen g e k o p p e l d .EeYk op d a t de e e r s t e " l i j n " v a n subnet
3
e n de l a a t s t e v a n subnet4
s l e c h t s b e s t a a n u i t é é n e n k e l knooppunt; t e v e n s z i j n i n de s u b n e t t e n3
en4
, c i r k e l v o r m i g e l i j n e n g e b r u i h .Op de si1bnet;iSen
2
t/m
6 z i j p5
i t e r a t i e s t a p p c : n t o e g e p a s t . 3 e s u b n e t t e n1
en7
z i j n n i e t g e i t e r e e r d , om a a n de S i m e n en de b u i t e n k a n t de c i r - k e l v o r m i g e e l e c e n t e n s c h i l l e n t e handhave::.Door
v a n z o r n s c h i l ciev a n de binnen-
of
b u i t e n k a n t g e w i j z i g d worden. Y e tis
e c h t e r de vraago f e e n d e r g e l i j k e werkvrijze, b i j h e t b e s c h i k b a a r z i j n v a n e e n goede m e s h - g e n e r a t o r , i n de toekomst n o g z i n v o l z a l b l i j v e n . V e r g e l i j k i n
d i t v e r b a n d ook de f i g u r e n
5.6
e n 5.8 met f i g .5.10.
Als
v o o r b e e l d i s o p de v o l g e n d e b l a d z i j d e n de v o o rfig.
5.18
benodigde-
26
-
ponsen
g l o t t e n
asn
kn
"iuunôrz
en
enmax
fi t e s t
knplot,
enplot,
al9alm,
alogi,
acl,
au-tverh, dia& amha i n t (ai
maal)
lnr,-w
( alsn
maal )
invoer
voor
rand 1invoer
voor
rand2
XJ~,WïN,YL.IAX,YlJíII\S
10,210
i?,23?
12,252
13,275
145.37329.42
I46.~8~28
3
48,98,28,44 51.4,26,6
2
O
I53,22,22.66
3 ~;5~46,16~67
~7.3~~,,9.47
4
06
92
I3,281
5,106
12
o
-
28
-
6.
C o n c l u s i e s ei1 s u g g e s t i e s .6.1
C o n c l u s i e s .Het i n h o o f d s t u k
3
b e s c h r e v e n p r i n c i p e v e r s c h i l ti n
h e t o n d e r s t a a n d e vac d a t v a nGEIJISYS
( L i t . 1 ) :-
B i j GENISYS z i j n ook 3-hoekige elementen met6
knooppunten m o g e l i j k .-
Deze IVI.*G. h e e f t t . o . v . GEBISYS d e m o g e l i j k h e i d v a n c i r k e l v o r m i g el i j n e n .
Voor
h e t ene e l e m e n t t y p e(
3-hoekigLmet3
knooppunten) z i j n e e n aan- t a l i n v o e r b e p e r k e n d e mogelijkheden v e r w e z e n l i j k t , n a m e l i j k :-
h e t i n v o e r e n v a n r e e k s e n randpunten, w e l k e op r e c h t e n o f c i r k e l b o g e n g e l e g e n z i j n-
h e t a u t o m a t i s c h i n o n g e l i j k e i n t e r v a l l e n v e r d e l e n v a n l i j n e n-
h e t t o e p a s s e n v a n h e t i t e r a t i e p r o c e s maakt h e t m o g e l i j k om e e nn i e t a l t e f r a a i e u i t g a n g s t o e s x a n d
(
vaak o n d a t men de i n v o e r een- v o u d i g w i l houden) ,
t e v e r b e t e r e n .De k o m b i n a t l e v a n de twee l a a t s t e m o g e l i j k h e d e n , b l i j k t e e n k r a c h t i g g e r e e l l s c k a p t e z i j n . 'et
testen
van deelementhoeken l e v e r t e e n g o e dinz,lcy1t 1- :iet, - I affee'; v a n h e t i t e i e T e n - -9 2 ?
3
i i t e r - t i - s t a n a e nv e r a n d e r t de v e r d e l i n g m e e s t a l n i e t v e e l meer. Cif men de d i a g o n a i e n i n g e b i e d e n n e t o n g e v e e r g e l i j k e d i a g o n a a l l e n g t e n a f w i s s e l e n d o f ge- l i j k g e r i c h t k i e s t ( ó i a g = O r e s p . d i a g = l ) , i s meer een k w e s t i e van
smaak dan v a n n o o d z a a k ;
i n
h e t e e r s t e geval o n t s t a a n n a h e t i t e r e r e n o n g e v e e r g e l i j k z i j d i g e d r i e h o e k e n , i n liet tweede o n g e v e e r r e c h t h o e k i g e d r i e h o e k e n .Soms worden elementhoeken t.g.v. h e t i t e r e r e n j u i s t s c h e r p e r ; z e t d i a g =