کتاب پدیده های انتقال و بهینه سازی با نرم افزار COMSOL

امروزه پیشرفت تکنولوژی و تخصصی شدن علوم باعث شده تا استفاده از روشهای حل عددی و نرم افزارهای شبیه سازی کاربرد وسیعی داشته باشد در سالهای اخیر با همت محققان نرم افزارهای شبیه سازی متفاوتی به بازار عرضه شد که در عرصه استفاده از کامپیوتر و زمینه های آن تحولات عظیمی به وجود آمده است. اما عملکرد آنها نیازمند یادگیری تکنیکهای علمی و محاسباتی و درک عمیق آنها میباشد. تأثیر متغیرهای فیزیکی مختلف و بالا بودن هزینه های مربوط به تجهیزات آزمایشگاهی، روند رو به رشد ایجاد فرایندهای صنعتی، افزایش امکانات محاسباتی و سرعت پردازش اطلاعات باعث شده تا استفاده از شبیه سازیهای کامپیوتری در جامعه صنعتی و دانشگاهی مورد توجه قرار گیرد. میتوان گفت شبیه سازیهای مبتنی بر دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به عنوان ابزاری توانمند جهت رفع مشکلات و تنگناهای موجود در صنعت و کاهش هزینه های تولید نقش بسزایی را ایفا میکنند. یکی از قویترین نرم افزارهای موجود در زمینه شبیه سازی، نرم افزار کامسول مولتی فیزیکس (COMSOL Multiphysics) میباشد. این نرم افزار در سال ۱۹۸۶ توسط دانشجویان موسسه سلطنتی فناوری سوئد ایجاد شد. نام قبلی این نرم افزار FEMLAB بوده است و از سال ۲۰۰۵ به COMSOL Multiphysics تغییر نام داده است. این نرم افزار یک مجموعه کامل شبیه سازی است که میتواند معادلات دیفرانسیل سیستمهای غیرخطی را توسط مشتقهای جزئی به روش اجزای محدود (FEM) در فضاهای یک، دو و سه بعدی حل نماید. این نرم افزار میتواند در حضور چالشهایی نظیر میدانهای الکترومغناطیسی، کشش، دینامیک سیالات و دینامیک گاز به خوبی راهگشا باشد. همچنین نرم افزار COMSOL Multiphysics فرصتی را برای حل مشکل به عنوان یک فرمول ریاضی (در فرم معادلات) و فیزیکی (انتخاب مدل فیزیکی) به کاربر میدهد. بدیهی است در هر مورد سیستم معادلات حل خواهد شد، تفاوت فقط در امکان استفاده از سیستمهای فیزیکی و جسمی و واحدها میباشد. به اصطلاح حالت فیزیکی، میتوان از معادلات پیش تعریف شده برای اکثر پدیدههای انجام گرفته در علوم و فناوری استفاده کرد، مانند انواع روشهای انتقال حرارت و برق، تئوری الاستیسیته، نفوذ مولکولی و انتقال جرم و انتشار، انتشار موج و جریان سیال. با استفاده از نرم افزار COMSOL Multiphysics میتوان طراحی و شبیه سازی پروژههای مهندسی شیمی، نفت، مکانیک، برق، علوم زمین، فیزیک، نجوم و کوانتوم را انجام داد. همچنین این برنامه امکان تعامل با نرم افزارهای مهندسی دیگر مانند CATIAو MATLAB را دارد. مطالب این کتاب طوری بیان شده است که دانشجویان مقاطع کارشناسی، کارشناسی ارشد و دکترا میتوانند از آن استفاده کنند. همچنین تمامی مسئله های موجود در این کتاب به وسیله آخرین نسخه این نرم افزار طراحی و آموزش داده میشود.
با توجه به گستردگی صفحات و محیطهای مختلف این نرم افزار، در فصول موجود در این کتاب، مسئله های مختلفی ارائه شده تا به موازات آنها، پنجره های مختلف این نرم افزار نیز آموزش داده شود. در فصل اول، مقدمه ای بر نرم افزار COMSOL Multiphysics و تواناییهای آن و آشنایی با شبیه سازی برای درک هرچه بیشتر و بهتر از تواناییهای این نرم افزار و موارد کاربرد آن آورده شده است. در فصل دوم به بعد نحوه شبیه سازی پدیدههای انتقال (حرارت، جرم و مومنتوم) و بهینه سازی نتایج حاصل از آنها آورده شده است. فصل آخر نیز چشماندازی بر COMSOL میباشد به این طریق ابتدا مسائل مربوط به پدیده های انتقال حل شده، سپس با استفاده از نتایج به دست آمده یک روش بهینه سازی به مسئله اضافه کرده تا نتایج مطلوبتری از شبیه سازی حاصل شود. در نهایت برای تکمیل بعضی از مباحث اشاره شده در کتاب چهار پیوست به انتهای کتاب اضافه شده است.