1 Ներածություն
Որպեսզի օգտագործել ցանկացած վերջնավոր էլեմենտների վերլուծության ծրագիր (օրինակ՝ COMSOL, Infolytica կամ Ansys) փոխադիրի համար համակարգչային մոդելավորման համար, անկախ նրանից, թե էլեկտրական դաշտը, մագնիսական դաշտը, հոսքի դաշտը, մեխանիկական դաշտը կամ ակուստիկ դաշտը հիմնական գործընթացը մոտավորապես նույնն է։ Յուրաքանչյուր գործընթացի կարևոր կետերի ճշգրիտ հասկացությունն է համակարգչային մոդելավորման հաջողության և վերջնական արդյունքների վստահելիության հիմքը։
2 Հիմնական Մոդելավորման Գործընթաց
Գիտական և լրիվ փոխադիրի համակարգչային մոդելավորման գործընթացը ներառում է յոթ հիմնական քայլեր՝

3 Դժվարությունների Անդրադառնում
Փոխադիրը կամայական էլեկտրական սարք է, և այդ պատճառով դրա համար համակարգչային մոդելավորությունը հարաբերականորեն պարզ է, քանի որ պտտվող կոմպոնենտների առկայությունը կարող է ներկայացնել ավելի դժվար համակարգչային մոդելավորություններ։ Արդյունքում փոխադիրը նույնիսկ կարող է դառնալ ոչ-գծային և ժամանակային փոփոխական էլեկտրոմեխանիկական սարք համար բազմապատկությամբ ֆիզիկական դաշտերի համար, որը հաճախ դիմացնում է փոխադիրի համակարգչային մոդելավորման դժվարություններ և նույնիսկ անհնարավորություններ։
Օրինակ, հոսքային վերլուծության հիման վրա կառուցված փոխադիրի ջերմաստիճանի դաշտի համակարգչային մոդելավորությունը հաճախ չի կարող տալ ճշգրիտ և վստահելի արդյունքներ։ Այն պատճառներից մեկն է հոսքային դինամիկայի հիմնական տեսության բարդությունը և նրա միասնական և կայուն տեսության բացակայությունը։ Մյուս կողմից, փոխադիրի ջերմաստիճանի դաշտի համակարգչային մոդելավորությունը պահանջում է երեք դաշտերի երկուական համատեղ կապ՝ "մագնիսական դաշտ-ջերմափոխանակման դաշտ-հոսքային դաշտ"։ Այդ դեպքում մի միայն հոսքային դաշտի լուծումը շարժի համար դառնում է բարդ, ոչ այն էլ երեք դաշտերի համատեղ կապը։
Փոխադիրի համակարգչային մոդելավորման կարևոր ոլորտներում հաջողություն ունենալու համար համակարգչային մոդելավորող ինžեներները պետք է ունենան խորը հասկացություն փոխադիրների հետ կապված տեսությունների, պրոյեկտավորման, արտադրության և փորձարկման գիտելիքների մասին և նույն ժամանակ լավ գործանակացություն համակարգչային մոդելավորման ծրագրերի օգտագործման և նրանց հիմնական գործողությունների հասկացության մասին։
4 Գործընթացի Կարևոր Կետեր
4.1 Խնդրի Վերլուծություն
Երկրաչափական մոդելավորման առաջ պետք է կատարել համակարգչային մոդելավորման խնդրի նախնական վերլուծություն, որպեսզի ստեղծվի համապատասխան երկրաչափական մոդել և ընտրվի ճիշտ ֆիզիկական դաշտ։ Օրինակ, էլեկտրական դաշտը կամ ֆիզիկական դաշտերի համատեղ կապը ներկայացնող միայն մեկ ֆիզիկական դաշտ է հիմնական հարցը։
4.2 Երկրաչափական Մոդելավորում
Երկրաչափական մոդելավորման լրիվությունը որոշում է համակարգչային մոդելավորման էֆեկտիվությունը և ընթացքը։ Ամենաշատը դեպքերում պետք է ստեղծել պարզացված երկրաչափական մոդել։ Սակայն եթե երկրաչափական մոդելը շատ պարզացված է, համակարգչային մոդելավորման արդյունքները կլինեն ոչ ճշգրիտ և չկարողանան ուղղություն տալ պրոյեկտավորման աշխատանքին։ Այսպիսով, պարզացված երկրաչափական մոդելի որոշումը պահանջում է խնդրի լուծման խոր հասկացություն։ Օրինակ, արդյո՞ք երկու չափանի երկրաչափական մոդելը բավարար է։ Արդյո՞ք պետք է կառուցել երեք չափանի երկրաչափական մոդել։ Անհրաժեշտ է որոշել, որոնք են անհրաժեշտ մասնավորությունները և որոնք կարող են բացակայել։
4.3 Մարմնային Առանցք
Մարմինը կարող է ունենալ տասնավոր ֆիզիկական պարամետրեր, բայց հաճախ լուծելու համար պահանջվում է մի քիչ քանակը։
Մասնավոր մարմնային պարամետրերը նշանակելիս նրանց արժեքները պետք է լինեն ճշգրիտ, հակառակ դեպքում համակարգչային մոդելավորման արդյունքները կունենան անընդունելի հակառակություն։
Մի քանի մարմնային պարամետրերը կարող են փոփոխվել այլ պարամետրերի հետ։ Օրինակ, փոխադիրի հոսքային-ջերմային համակարգչային մոդելավորման ժամանակ փոխադիրի յուղի խտությունը, մասնավոր ջերմունակությունը և ջերմահաղորդականությունը փոփոխվում են ջերմաստիճանի հետ, և այդ հարաբերությունները պետք է նկարագրել համապատասխան ֆունկցիաներով։
4.4 Ֆիզիկական Դաշտի Կառուցում
Ընտրված ֆիզիկական դաշտի համար պետք է սահմանել անհրաժեշտ լուծման պայմանները, ինչպիսիք են խնդրի պահանջում եղած ֆիզիկական հավասարումները, ստիմուլացիայի արտահայտությունները, սկզբնական պայմանները, եզրային պայմանները և սահմանային պայմանները։
4.5 Ամրոցի Ստեղծում
Ամրոցի ստեղծումը կարող է համարվել երկրաչափական մոդելավորման հետ գործող գլխավոր քայլը։ Տեսականորեն ավելի ծանր ամրոցները տալիս են ավելի ճշգրիտ արդյունքներ, սակայն ավելի ծանր ամրոցները իրականացնելը նախապես հնարավոր չէ, քանի որ դրանք գերազանցաբար մեծացնում են լուծման ժամանակը։
Ամրոցի ստեղծման հիմնական սկզբունքը պարզ և ծանր ամրոցների համադրումն է՝ ամրոցները մարմիններում որտեղ անհրաժեշտ է փոքրացնել և որտեղ հնարավոր է մեծացնել։
Ձեռնարկային ամրոցի ստեղծումը շատ դժվար է և պահանջում է համակարգչային մոդելավորող ինžեներների խնդրի լուծման համար խոր հասկացություն։
Արդյունավետորեն, որոշ ծրագրերը առաջարկում են ֆիզիկական հիմնավորված ավտոմատ ամրոցի ստեղծման ֆունկցիաներ, որոնք հաճախ պարզեցնում են ամրոցի ստեղծման գործընթացը։ Օրինակ, COMSOL-ի էլեկտրական դաշտի համակարգչային մոդելավորման մոդուլների ավտոմատ ամրոցի ստեղծման ֆունկցիան շատ հզոր է և հնարավորություն է տալիս արագ ստեղծել մեծ փոխադիրի գլխավոր այրակայուն մոդելների ամրոցը, գործընթացը գրեթե 40 անգամ արագ է այլ ծրագրերի համեմատ։
Արդյունավետորեն, ծրագրերի ներդրված ավտոմատ ամրոցի ստեղծման ֆունկցիաները բավարար չեն որոշ խնդիրների լուծման համար, քանի որ ընդհանուր նպատակով ծրագրերը չեն կարող որոշել ամրոցի ստեղծման համար անհրաժեշտ մասնավորությունները, օրինակ հոսքային դաշտի համակարգչային մոդելավորության ժամանակ։
4.6 Մոդելի Լուծում
Համակարգչային մոդելավորման էությունը լուծել է մեծ դիսկրետ հավասարումների համակարգը։ Այս համար պետք է համակարգչային մոդելավորող ինžեներները ունենան համապատասխան մաթեմատիկական գիտելիքներ, օրինակ մատրիցների տեսություն և Նյուտոնի իտերացիոն մեթոդը։
Որոշ ծրագրերի լուծողները ավտոմատ կարգավորված են խնդրի հիման վրա և չեն պահանջում հետագա միջնորդություն ինžեների կողմից։ Սակայն, ինչպես ամրոցի ստեղծումը, դա ընդհանրապես կիրառելի չէ։ Առաջադրված խնդիրների լուծումը պահանջում է ինžեներների առանձնական կարգավորումներ անել, որպեսզի պարզ լուծումը և ճշգրիտ արդյունքները ստացվեն։
4.7 Արդյունքների Պատրաստում
Համակարգչային մոդելավորման արդյունքները հասկանալու համար ստացված տվյալները պետք է հարմար պատրաստել, օրինակ ստեղծել էլեկտրական դաշտի կոնտուրային պլոտեր, ջերմաստիճանի դաշտի կոնտուրային պլոտեր կամ հոսքային դաշտի կոնտուրային պլոտեր։
Ի դարձակալություն, որոշ պատրաստման քայլերը պահանջում են ինžեներների մասնագիտական գիտելիքներ։ Օրինակ, մի քանի էլեկտրական դաշտի համակարգչային մոդելավորման ծրագրերը կարող են միայն արտահայտել էլեկտրական դաշտի ինտենսիվության չափը յուրաքանչյուր կետում, բայց այրակայուն մարգինի հնարավորության որոշումը պահանջում է այդ տվյալների վիճակագրական վերլուծություն և գումարային դաշտի հիման վրա ստեղծել այրակայուն մարգինի կոր։