طراحی و شبیه سازی پروژه های مهندسی برق و فیزیک با COMSOL

درباره کتاب طراحی و شبیه سازی پروژه های مهندسی برق و فیزیک با COMSOL

چرا کامسول؟

استفاده از نرم‌افزار قدرتمند COMSOL، به شکل چشمگیری میان دانشجویان، علاقه‌مندان و متخصصان شبیه‌سازی رو به افزایش است. این شبیه‌ساز که قادر به تحلیل مسایل متنوع حوزه‌های مختلفی از فنی و مهندسی گرفته تا علوم پایه و محض است، علاوه بر امکانات رایج سایر نرم‌افزارهای شبیه‌سازی بر پایه المان محدود، مانند کاربری آسان، امکانات درون‌برنامه‌ای و گرافیک قدرتمند، پشتیبانی از فایل‌های مدل متنوع ورودی و نیز امکان مدل‌سازی و تحلیل در یک، دو و سه بعد در شرایط پایدار و حتی تحلیل دینامیک (وابسته به زمان)، مزایای بسیار ارزشمند و ویژه‎ای نیز در دسترس کاربر قرار می‌دهد:

- کامسول یک نرم‌افزار تخصصی میان‌رشته‌ای است. بسیاری از مسایل و مدل‌های مورد مطالعه تنها به یک حوزه محدود و مربوط نمی‌شوند و تجزیه و تحلیل آنها نیازمند بررسی ابعاد مختلف آنهاست. به طور مثال در شبیه‌سازی یک سیستم مکانیکی که از الکتریسیته به عنوان منبع انرژی استفاده می‌کند، هر دو حوزه مکانیک و برق در حل مساله و درک شرایط آن دخیل هستند و باید به نحو مطلوب در تجزیه و تحلیل منظور شوند.کامسول از ماژول‌های بسیار متنوعی شامل حوزه‌های برق، فیزیک، شیمی، مکانیک، عمران، پزشکی و زیرمجموعه‌های آنها، برای تحلیل انواع مسایل بهره می‌گیرد که ابتدا مساله بر مبنای این ماژول‌ها تعریف و مدل می‌شود و سپس با برقراری ارتباط صحیح میان این ماژول‌ها و اعمال شرایط مرزی و اولیه مناسب، تحلیل جامع و دقیقی از مساله انجام می‌شود.

- کامسول، چندفیزیکی است. همان‌طور که گفته شد، این نرم‌افزار قادر به تحلیل مساله براساس تعریف ماژول‌های مختلف است. این ویژگی سبب می‌شود که بتوان فیزیک‌های مختلف را با استفاده از رابط-های فیزیکی در یک مدل کامسول تعریف کرد؛ به طور مثال می‌توان برای یک مساله، به طور همزمان شرایط انتقال حرارت، الکتریسیته و سیالات را با استفاده از رابط‌های فیزیکی مربوطه، تعریف کرد. با استفاده از این خاصیت چندفیزیکی (Multiphysics) این نرم‌افزار قادر به درک دقیق مساله و تولید تحلیل مناسب برای آن خواهد بود. بسیاری از نرم‌افزارهای موجود از این امکان ارزشمند بی‌بهره‌اند و درکی از مساله ندارند، اما کامسول مدل را می‌فهمد.

- با نرم‌افزار قدرتمند MATLAB ارتباط مستقیم دارد. در تمامی نرم‌افزارهای شبیه‌ساز قدرتمند به نحوی قابلیت کدنویسی، پیش‌بینی شده است؛ زیرا امکان پوشش تمامی شرایط و قواعد خاص حاکم بر مسایل، وجود ندارد. کدنویسی در نرم‌افزارهای شبیه‌ساز، اغلب کار سختی است، اما نه در کامسول! متلب، به عنوان یکی از قوی‌ترین نرم‌افزارهای ریاضی، امروزه در دسترس کاربران بیش از 13 رشته تحصیلی و زمینه پژوهشی، قرار دارد. بسیار ارزشمند است که نرم‌افزار نام‌آشنای متلب، مدل‌های کامسول را پشتیبانی می‌کند و قابلیت استفاده از موتور محاسباتی خود را کاملا در اختیار کامسول قرار می‌دهد.

نحوه مطالعه کتاب

این کتاب به دو بخش اساسی تقسیم شده که در بخش اول، نرم‌افزار کامسول و قابلیت‌های آن به طور کامل معرفی شده است. در این بخش در فصل ابتدایی، مبانی نرم‌افزار شامل ماژول‌های مهم و کاربردی به همراه رابط‌های فیزیکی مورد استفاده و نیز معادلات پایه‌ای موجود در آنها ارایه شده است. همان‌طور که گفته شد، قابلیت ویژه و کاربردی این نرم‌افزار، چندفیزیکی بودن آن است و بسیاری از مسایل و مدل‌ها با بیش از یک فیزیک قابل بیان و تحلیل‌اند. پس اگر ماژو‌ل‌هایی را می‌بینید که با رشته یا تخصص شما سازگار نیستند، تعجب نکنید. آنها را حداقل به‌طور سطحی مطالعه کنید؛ زیرا ممکن است لازم باشد در مدل‌های خود از آنها به نحوی استفاده نمایید.

در فصل دوم از بخش اول، امکانات و ابزارهای مختلف نرم‌افزار برای تولید و تعریف مدل با استفاده از رابط¬های فیزیکی موردنظر و نیز نحوه اختصاص ماده مدل و اعمال شرایط مرزی (و شاید اولیه) تا مرحله اجرای محاسبات و گرفتن نتایج و خروجی¬های گرافیکی مطلوب، به طور کامل مطرح و توصیف شده‌اند. این فصل را با دقت بخوانید تا در تولید و تعریف مدل خود و نیز تحلیل آن با مشکل روبه‌رو نشوید. در فصل سوم از این بخش نیز نحوه ارتباط این نرم‌افزار با MATLAB به طور دقیق و کامل مطرح شده است. توجه داشته باشید که این سه فصل را باید بر اساس ترتیب ارایه آنها مطالعه کنید.
بخش دوم این کتاب، شامل تمرین‌ها و پروژه‌های کاربردی متنوع است که متناسب با رشته تحصیلی یا پژوهشی شما انتخاب شده است. در ابتدای هر یک از این تمرین‌ها، صورت مساله مطرح شده و پس از آن نحوه‌ی پیاده‌سازی مساله در کامسول و تجزیه و تحلیل آن به صورت مرحله به مرحله و کامل ارایه گردیده است. از آنجایی که هر یک از تمرین‌ها به صورت مستقل مطرح شده و مورد تحلیل قرار گرفته، نیازی به مطالعه پیوسته این بخش نخواهید داشت و می‌توانید تنها به سراغ تمرین‌های مورد نظر خود که با مورد مطالعاتی شما سازگار است، بروید؛ اما به خاطر داشته باشید که باید پیش از مراجعه به این بخش و استفاده از تمرین‌ها، سه فصل بخش اول را خوب مطالعه کرده باشید. در ضمن، تمامی فایل‌های مورد نیاز این بخش، در DVD همراه کتاب موجود است.
انتشارات دانشگاهی کیان علاقه‌مند است بازخوردهای ارزنده شما مخاطب گرامی را در مورد این اثر و سایر آثار خود دریافت کند. از آنجایی که هیچ کتابی خالی از اشکال نیست، خواهشمند است نظرها، پیشنهادها و نیز نقدهای ارزشمند خود را از طریق آدرس‌های ارتباطی موجود به اطلاع نشر برسانید تا در نسخه‌های آتی مورد بازبینی و اصلاح قرار گیرند.

سرفصل‌های کتاب طراحی و شبیه‌سازی پروژه‌های مهندسی برق و فیزیک با COMSOL:

بخش اول: آشنایی با نرم‌افزار COMSOL

فصل اول: آشنایی با نرم‌افزار COMSOL

فصل دوم: آشنایی با محیط نرم‌افزار COMSOL

فصل سوم: اتصال کامسول به MATLAB توسط Live Link

بخش دوم: تمرین‌های کاربردی