آموزش نرم افزار COMSOL Multiphysics برای تحلیل مسائل مکانیک سیالات و جامدات

هدف کلی از این مجموعه آموزشی آشنایی مقدماتی با ویژگی های و محیط کاربری نرم افزار COMSOL Multiphysics برای تحلیل مسائل مکانیک سیالات و جامدات است. قطعا یکی از ضرورت های موجود برای دانشجویان و مهندسان آشنایی با نرم افزارهای روز موجود و به کارگیری از آن ها در حل مسائل جهت صرفه جویی هرچه بیشتر در زمان است. نرم افزار Comsol یکی از نرم افزارهای قدرتمند است که روز به روز موارد به کارگیری آن در حل مسائل مربوط به مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی، برق و عمران در حال افزایش است. در پایان این مجموعه آموزشی کاربر آشنایی اولیه لازم برای ورود به محیط گسترده نرم افزار و حل مسائل پیش روی خود را به دست خواهد آورد که قطعاً بازگشایی مسیر درخشان در حل مسائل پیچیده تر در آینده خواهد بود.

فهرست سرفصل ها و رئوس مطالب مطرح شده در این مجموعه آموزشی، در ادامه آمده است:

• درس یکم: آشنایی با نرم افزار و نحوه طراحی هندسه
  • کامسول چیست؟ تعریف ابتدایی از نرم افزار کامسول
  • نحوه تعریف یک مساله در نرم افزار
  • ساخت یک هندسه سه بعدی مرحله به مرحله شامل مراحل زیر:
    • ایجاد صفحه دوبعدی و طراحی هندسی دوبعدی
    • آشنایی با فرمان های کپی، انتقال، انعکاس، چرخش و یکپارچه سازی در نرم افزار
    • آشنایی با فرمان Extrude و تبدیل هندسه دوبعدی به سه بعدی
    • آشنایی با فرمان برش (Fillet)
    • آشنایی با نحوه تولید صفحات مختصات مختلف
    • آشنایی با نحوه ایجاد خطوط به روش عادی و پارامتریک
    • آشنایی با نحوه تولید جسم سه بعدی از طریق فرمان چرخش
    • آشنایی با فرمان کسر برای برش اجسام از یکدیگر
    • آشنایی با نحوه ترکیب اجسام سه بعدی
• درس دوم: حل یک مساله مربوط به انتقال حرارت هدایتی
  • نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر
  • نحوه انتخاب نوع حل
  • آشنایی با نحوه اختصاص ماده به میدان مورد نظر
  • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان
  • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی
  • آشنایی با روش انجام مش بندی به صورت اتوماتیک (فیزیک کنترل) و نحوه کنترل کیفیت مش
  • آشنایی با نحوه تولید کانتور سه بعدی، بررسی و محاسبه نتایج در یک نقطه سه بعدی
  • آشنایی با نحوه استخراج منحنی مربوط به یک متغیر در طول یک خط هندسی
  • نحوه انجام تنظیمات مربوط برای یک حل وابسته به زمان
  • آشنایی با نحوه استخراج یک انیمیشن از نتایج مربوط به یک حل وابسته به زمان
• درس سوم: حل یک مساله مربوط به جریان و انتقال حرارت سیال
  • نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر
  • نحوه انتخاب نوع حل
  • نحوه اختصاص ماده به میدان مورد نظر
  • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان
  • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی جریان و انتقال حرارت
  • آشنایی با نحوه وارد کردن واحدهای مربوط به مقادیر
  • آشنایی با نحوه کوپل کردن حل مربوط به جریان سیال و انتقال حرارت
  • آشنایی با نحوه اندازه گیری قسمت های مختلف هندسه
  • آشنایی با حل مسائل با روش پارامتریک
  • نحوه جداسازی و نام گذاری قسمت های مختلف هندسه
  • آشنایی با روش مش بندی دستی و نحوه اندازه گذاری مش ها و فرمان Swept در تولید مش ها
  • نحوه تولید کانتور سه بعدی چند تکه ای، کانتور سطحی و حجمی، کانتور پیکان
  • آشنایی با نحوه استخراج کانتورهای مربوط به یک هندسی کلی از زیر هندسه
• درس چهارم: تحلیل مجموعه ای از مسائل مربوط به مکانیک جامدات
  • آشنایی با نحوه حل یک مساله مربوط تحلیل تنش و جابجایی در اثر یک بار خارجی بر روی یک جسم جامد
    • نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل
    • نحوه طراحی هندسه و اختصاص ماده
    • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی مربوط به بارخارجی و جسم جامد
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتورهای جابجا شدگی و تنش
  • آشنایی با نحوه حل یک مساله مربوط تحلیل کمانش در یک ستون دوبعدی
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل
    • نحوه طراحی هندسه و اختصاص ماده
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان، شرایط مرزی
    • آشنایی با فرمان توزیع مش بندی های منظم
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتور مربوط به جابه جاشدگی و استخراج مقادیر بار بحرانی برای کمانش
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتور مربوط به جابه جاشدگی و استخراج مقادیر بار بحرانی
  • آشنایی با نحوه حل یک مساله مربوط تحلیل تنش حرارتی:
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل از محیط داخلی نرم افزار
    • نحوه طراحی هندسه و اختصاص ماده
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان، شرایط مرزی مربوط به جامد و انتقال حرارت
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتور تنش مربوط به انتقال حرارت در داخل جسم
  • آشنایی با نحوه حل یک مساله مربوط به تأثیر سیال بر روی سازه:
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل
    • نحوه طراحی هندسه و اختصاص ماده
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان و کوپل کردن جریان سیال و حل جامد
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی مربوط به جریان سیال و اعمال بار خارجی بر روی جامد
    • آشنایی با نحوه مش بندی منظم میدان به میدان
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتور تنش ناشی از فشار سیال بر سطح
• درس پنجم: مباحث منتخب از نرم افزار
  • آشنایی با نحوه انجام یک شبیه سازی و بررسی تغییرات ناشی از اعمال یک بار خارجی بر جسم جامد به صورت پارامتریک (Parametric Sweep)
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل
    • نحوه طراحی هندسه و اختصاص ماده
    • آشنایی با نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط میدان
    • چگونگی انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی مربوط به بارخارجی و جسم جامد
    • آشنایی با نحوه اختصاص پارامترها
    • آشنایی با نحوه ایجاد یک حل پارامتریک
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتورها و نتایج
  • آشنایی با نحوه انجام یک شبیه سازی و بررسی تغییرات ناشی از اعمال یک بار خارجی بر جسم جامد برای مجموعه ای از مواد (Material Sweep)
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک، نوع حل، طراحی هندسه، تنظیم شرایط میدان و شرایط مرزی
    • نحوه انتخاب چند ماده مختلف و ایجاد چرخه بین این مواد
    • آشنایی با ایجاد یک چرخه حل برای مواد مختلف
    • آشنایی با نحوه استخراج نتایج برای مواد مختلف
  • آشنایی با نحوه انجام بهینه سازی بر روی پارامترهای یک حل میدان:
    • آشنایی با نحوه و چگونگی ایجاد چند جز داخل یک حل
    • نحوه ایجاد یک هندسه سه بعدی از هندسه دوبعدی با استفاده از امکان چندجزئی
    • آشنایی با نحوه ایجاد یک حل بهینه سازی
    • چگونگی تعریف تابع هدف در بهینه سازی
    • آشنایی با چگونگی تعریف یک تابع محدود کننده در حل
    • آشنایی با امکان چندحلی در حل مسائل
    • آشنایی با نحوه استخراج کانتورها و نتایج مربوط به بهینه سازی
  • آشنایی با نحوه حل یک مساله مربوط ردیابی ذره (Particle Tracing):
    • آشنایی با نحوه انتخاب فیزیک مورد نظر و نوع حل و طراحی هندسه
    • نحوه انجام تنظیمات مربوط به شرایط مرزی ردیابی ذره
    • آشنایی با نحوه اعمال یک حرکت بر ذره و ردیابی حرکت آن و استخراج انیمیشن آن
    • نحوه انجام تغییرات در مکان و چینش ذرات در لحظه اولیه حل
    • آشنایی با نحوه ردیابی حرکت ذره داخل جریان یک سیال

مفید برای رشته های

• مهندسی مکانیک
• مهندسی شیمی
• مهندسی عمران

در ادامه لیست کتب انگلیسی و کتب فارسی منتشر شده در این زمینه معرفی شده اند:

• Mehrzad Tabatabaian؛ COMSOL5 for Engineers (Multiphysics Modeling) Pap/Cdr Edition; 2015
• Mehrzad Tabatabaian; COMSOL for Engineers (Multiphysics Modeling) Har/DVD Edition; 2014
• Roger W. Pryor; Multiphysics Modeling Using COMSOL®۴ Har/DVD Edition; 2012
• دکترناصر ثقه‌الاسلامی، مهندس احمد اخوت، مهندس محمدعلی حاج‌عسگرخانی، مهندس بهاره تنهایی؛ مرجع کامل نرم‌افزار Comsol Multiphysics؛ ۱۳۹۰
• فرشته شفیعی؛ آموزش تصویری Comsol multiphysics از مقدماتی تا پیشرفته؛ ۱۳۹۳

پیش نیاز