نوشته‌ها

آنچه از ماژول Particle Tracing یا ردیابی ذره کامسول باید بدانید

بسیاری از ویژگی های جدید و جالب در این ماژول کامسول (COMSOL Multiphysics) از نسخه ۴٫۳ به بعد به این نرمافزار اضافه شد. این قسمت شبیه سازی یکی از بحث هایی می باشد که کامسول را محبوبتر کرد. دن اسمیت ، رهبر تیم توسعه در کامسول می گوید: “این گزینه جدید برای وضعیت دیوار به شما امکان می دهد تا از فیلتر استفاده کنید ، که قبلاً مدل سازی آنها بسیار دشوار بود.” یک عبارت ریاضی مانند یک عبارت منطقی شامل انرژی ذرات می تواند برای تعیین تعداد ذرات ثانویه بیان شود. برای مثال انتشار ذرات ثانویه از ویژگی هایی است که مورد علاقه کسانی که در صنعت الکترونیک فعالیت می کنند ، عمدتاً در حوزه RF و اجزای الکتریکی است.

آموزش کامسول

آموزش کامسول

یکی دیگر از خنک کننده های دیگر در ماژول ردیابی ذرات ، نیروی براون است که در کاربردهای جریان سیال مانند ریزگردها و کاربردهای زیست پزشکی استفاده می شود. به عنوان مثال ، به لطف ویژگی Brownian Force ، اکنون می توان دستگاه های آزمایشگاهی را روی تراشه (LOC) مدل سازی کرد ، که دستگاه های کوچک و بسیار ریز برای تراشه هستند و مقادیر فوق العاده کمی از مایعات را کنترل می کنند – در مقادیر کمتر از پیکولیتر ! شبیه سازی این موارد با ایم ماژول ممکن شد زیرا اکنون می توانید مدل انتشار ذرات بسیار کوچک معلق در یک مایع را مدل کنید ، و نه فقط مدل را حرکت دهید.

با احتساب احتمالات جدید ، کاربران قادر به مدل کردن دستگاه های جداسازی مانند “جداسازی ذرات از طریق غشاها” هستند. احتمال چسبندگی به عنوان شرایط مرزی در دسترس است ، و هنگام برقراری تماس با دیوار ، ذرات می توانند براساس احتمال یا بیان دلخواه روی دیوار بچسبند ، یخ بزنند یا از بین بروند.

در کلاس های آموزش کامسول در دیتک این بحث (ماژول ردیابیذره کامسول) یکی از سرفصل های مربوطه می باشد که آموزش داده می شود.

نرم افزار کامسول ، انسیس یا آباکوس؟ یک بار برای همیشه!

هر دانشجوی مهندسی که وارد دانشگاه میشه و می خواد با نرم افزارهای مهندسی آشنا بشه و چندتایی رو یاد بگیره همیشه بین سه راهی نرم افزار کامسول ، انسیس و آباکوس گیر میکنه! در مرحله ی اول از دانشجوهای سال بالایی پرس وجو میکنه اما دانشجو ها در این مواقع اکثرا تعصبی کار میکنند و هرکس نرم افزاری که خودش در اون زمینه واردتر هست رو معرفی میکنه. اما ما در این مقاله یک بار برای همیشه میخوایم پرونده این سوال رو ببندیم و تفاوت های اصلی بین کامسول ، انسیس و آباکوس رو بیان کنیم.

 

خب اول بریم سراغ کامسول

کامسول

کامسول

از نظر جهانی نرم افزار کامسول انتخاب اول برای افراد آکادمیک و علمی هستش. این افراد چون بیشتر با نرم افزار های مختلف کار میکنند دوست دارن نرم افزار تحلیلی که دارن راحت با بقیه نرم افزارها مثل متلب و نرمافزار های CAD ارتباط برقرار کنه. کامسول نرم افزاری هست که به راحتی میتونه با این نرم افزار ها ازجمله متلب ارتباط برقرار کنه. یکی دیگه از مزیت های بزرگ کامسول چندفیزیکی اون هستش. این عامل باعث شده از مهندسی برق و مهندسی پزشکی تا دانشجوهای رشته ی فیزیک با این نرم افزار کار کنند. این دامنه ی گسترده در بحث شیمی به اوج خودش میرسه و شبیه سازی هایی که گاه براشون خیلی سردرگم هستیم در کامسول مثل آب خوردنه.

از اونجایی که هرچیزی بدون نقص نیست باید به مشکلات و سختی های این نرم افزار هم اشاره کنیم. از جمله سختی ای که ممکنه شما در این نرم افزار با اون مواجه بشید ترسیم هندسی هستش. در زمینه ی ترسیم هندسی نسبت به بقیه نرم افزار ها خیلی سخت عمل میکنه و کشیدن یه جسم ساده براتون ممکنه چندبرابر وقت ببره. البته این مشکل رو با پشتیبانی از تمام فرمت های نرم افزارهای CAD پوشش داده پس جای هیچ نگرانی نیست.

 

 

قدم بعدی، انسیس

انسیس

انسیس

کسایی که با انسیس کار کرده باشند میدونند که طراحی و رسم هندسه در این نرمافزار به دو بخش کلاسیک و Workbench تقسیم میشه. بخش Workbench مثل برنامه های CAD عمل میکنه و بسیار ساده و محبوبه مخصوصا در صنعت. شبیه سازی در انسیس یکی از دقیقترین شبیه سازی هاست و تجربه نشون داده این شبیه سازی اگر درست انجام بشه با مدل واقعی خودش کمترین تناقض و اختلاف رو داره. اما چیزی که انسیس رو از کامسول پایینتر نگه میداره دامنه ی کاربردی این نرم افزار هستش. انسیس بیشتر در بحث جامدات و سیالات کاربرد داره.، ولی اگر پای یک پروژه صنعتی درمیون باشه ما به شما انسیس رو پیشنهاد میکنیم. بلد بودن انسیس برای استخدام چهره ی مهندسی شما رو خیلی حرفه ای تر نشون میده.

 

در آخر، آباکوس

آباکوس

آباکوس

هروقت پای یک تجزیه و تحلیل غیرخطی وسط باشه بدون هیچ تاملی و تفکری به سراغ آباکوس برید. بدون شک آباکوس در این زمینه حرف اول رو میزنه و به جرات میتونم بگم بی رقیبه. البته طبق تحقیقاتی که از بین دانشجوها انجام شده اکثرا یادگیری انسیس رو آسون تر از یادگیری آباکوس دونستند. رابط گرافیکی در کامسول و انسیس بهتر از آباکوس هست پس در آباکوس دنبال محیط یوزرفرندلی نباشید. برای پیشنهاد ولی میتونم بگم یادگیری رو با انسیس شروع کنید و با آباکوس ادامه بدید. موضوع و کارایی بیشتر آباکوس هم بیشتر در زمینه ی خودروسازی و هوافضا هستش، جاهایی که بیشتر با تحلیل غیرخطی سر و کار داریم.

 

پس اگر بخوام به طور خلاصه مطالب گفته شده رو در چند خط بازگو کنم بید بگم که اگر بخوایم کار آکادمیک و علمی انجام بدیم قطعا اولویت با کامسول هست. در بحث های صنعتی به سراغ انسیس میریم مگر ینکه تحلیل غیرخطی باشه مثل صنعت خودروسازی و هوافضا. برای آموزش این نرمافزارها هم می تونید سایت دیتک رو دنبال کنید. هم آموزش حضوری و خصوصی براتون داره هم می تونید مطالب آموزشی رو به طور رایگان بخونید و یاد بگیرید.

 

آموزش پیاده سازی فایل CAD در کامسول

در این آموزش کامسول در مورد وارد کردن CAD صحبت خواهیم کرد. بارها و بارها ، اولین وظیفه کاربر جدید کامسول بر عهده این است که دست خود را روی مدلهای CAD تیم طراحی بگذارند. از این گذشته، کامسول تجزیه و تحلیل را بر عهده دارد، که باید با روند طراحی ارتباط تنگاتنگی داشته باشد. در حالت ایده آل ، طراحی و تحلیل در یک فرآیند واحد یکپارچه شده است.

روش های مختلفی برای وارد کردن مدل های CAD با تجزیه و تحلیل وجود دارد. واردات مبتنی بر پرونده شاید متداول ترین روش است: وارد کردن فایلهای CAD به نرم افزار COMSOL. تعدادی فرمت فایل پشتیبانی می شود و می توانید اطلاعات بیشتری در مورد آن در اینجا بخوانید.

فرمت های فایل CAD

قالبهای معمول Parasolid® ، SAT® و STEP® و IGES هستند. بیشتر بسته های CAD از این پشتیبانی می کنند و می توانید برای واردات بیشتر به کامسول به راحتی در این قالب ها ذخیره کنید. علاوه بر این، می توانید از فرمت های فایل بومی CAD ، به عنوان مثال فرمت های Pro / ENGINEER® یا CATIA® V5 استفاده کنید.

یک قدم نزدیک تر به گردش کار کاملاً یکپارچه ، رابط دو طرفه به نرم افزار CAD است. این در شرایطی است که شما هم نرم افزار کامسول و هم نرم افزار CAD را فعال کنید و آنها مستقیماً ارتباط برقرار می کنند. ارزش افزوده برای این نوع رابط ، ارتباط بین طراحی CAD و تجزیه و تحلیل است: شما می توانید تغییرات طراحی را ایجاد کرده و در پرواز بدون آنکه نیازی به تنظیمات مدلهای مجزا برای هر مورد طراحی باشد، تغییر دهید.

هنگامی که هندسه CAD را در بحث آموزش کامسول در کامسول آماده کرده اید، زمان آن است که مش محاسبات را ایجاد کنید. در زیر من براساس بسیاری از تماسهای ما با کاربران COMSOL طی سال ها، نکات کلیدی را برای واردات و مشبک موفق جمع آوری کرده ام.

نکاتی درباره موفقیت آمیز و مشارکت

اطمینان حاصل کنید که آخرین نسخه برنامه CAD خود را قبل از صادر کردن به یک پرونده نصب کرده اید. این تجربه ما است که برای هر نسخه جدید از نرم افزار CAD اصلاحات زیادی ایجاد شده است.
شاید نیازی به گفتن نباشد ، اطمینان حاصل کنید که جدیدترین نسخه از COMSOL Multiphysics را نصب کرده اید (راهنمایی -> بررسی برای به روزرسانی ها را بررسی کنید).
شروع ساده و به تدریج پیچیدگی را بالا ببرید.
اگر قسمت پیچیده ای را وارد می کنید: ابتدا نسخه ساده شده را امتحان کنید. سپس جزئیات بیشتری را اضافه کنید.
اگر مونتاژ را وارد می کنید: با یک یا چند قسمت مش را شروع کنید. اگر مونتاژ بزرگی دارید و با مشکلات مشبک روبرو هستید ، اگر در اولین تلاش سعی کنید کل تکه ها را بلعید ، جستجو را ناکام بگذارید.
از آنجا که بیشتر مدل های CAD برای ورودی به تولید در نظر گرفته شده است ، درجه خاصی از شیب مجاز در نمایش تصویری مجاز است. با این وجود هر ابزار تجزیه و تحلیل ، یک مسابقه دقیق ریاضی بین سطوح مجاور را می طلبد. برای جلوگیری از ایجاد مشکلی در شکاف ها یا همپوشانی ، طرح را در برنامه CAD تغییر دهید یا از ابزارهای شکست و ترمیم در کامسول در بحث آموزش کامسول استفاده کنید.
فرمت های پرونده STL و IGES برای تجزیه و تحلیل کمتر مناسب هستند، زیرا آنها فقط حاوی یک مجموعه محدود از اطلاعات هستند. برای واردات هر نوع طرح پیچیده ، سایر قالبهای پشتیبانی شده CAD بهتر هستند.
این موارد همچنین در قسمت راهنماهای کاربر و دوره های واردات CAD به عمق پوشانده شده است.

سپس نوع دیگری از CAD را داریم: ECAD برای طراحی الکترونیک ، اما این یک داستان دیگر است و در آینده نزدیک آموزش داده خواهد شد.

اموزش ماژول ها و زیر ماژول های کامسول (قسمت دوم)

در پیرو مقاله قسمت اول، به اموزش ماژول ها و زیرماژول های نرم افزار کامسول میپردازیم.

۶) ماژول ژئومکانیک: بسته ای است که در آن مکانیک ساختاری بسط و گسترش یافته و فرایند های ژئوفیزیک و مکانیک خاک توضیح داده شده است. این ماژول دارای مجموعه گسترده ای از مدل های ماده و موارد دیگر در مکانیک خاک است.

آموزش ماژول ژئومکانیک کامسول

اموزش ماژول ژئومکانیک کامسول

۷) ماژول انتقال حرارت: ماژول انتقال حرارت تمام سازوکارهای پایه ی انتقال حرارت از جمله انتقال حرارت به صورت رسانش، همرفت و تابش را پوشش می دهد. رابط های فیزیکی در دسترس در این ماژول دارای قابلیت های زیر هستند:

  • انتقال حرارت عمومی توسط رسانش
  • معادله بیوگرمایی
  • انتقال حرارت در محیط متخلخل
  • تابش حرارتی در محیط تضعیف کننده و پراکنده ساز نور
  • جریان سیال غیر متراکم غیردما
  • جریان متلاطم با استفاده از مدل های متلاطم
آموزش ماژول انتقال حرارت کامسول

اموزش ماژول انتقال حرارت کامسول

۸) ماژول MEMS: این ماژول مجموعه ای از رابط های فیزیکی و مدل های از پیش تعریف شده است که از آن می توان برای مدل سازی ادوات MEMS استفاده کرد. از کاربردهای متنوع آن در کامسول می توان ساخت مواد پیزو الکتریک و همچنین جریان در لایه-نازک را نام برد. این ماژول دارای کتابخانه ای از انواع مدلهای MEMS شامل گروهی از ادوات مانند سنسورها و سیستم های محرک است و توانایی ارتباط با مدلسازی های مدارات الکتریکی و پشتیبانی از ECAD را نیز فراهم کرده است.

آموزش ماژول MEMS کامسول

اموزش ماژول MEMS کامسول

۹) ماژول میکرو سیال شناسایی: در بحث آموزش کامسول این ماژول مجموعه ای از رابط های فیزیکی برای شبیه سازی ادوات است. همچنین ابزاری است که می‌توان برای مدلسازی جریان در مقیاس میکرو و نانو در آن پرداخت. رابطه‌ های فیزیکی در آن شامل جریان آرام، جریان چند فاز جریان در محیط متخلخل و جریان رقیق شده مانند جریان مولکولی آزاد جریان لغزش و جریان عبوری است. از قابلیت‌های دیگران نیز می‌توان به عملکرد در واکنش های شیمیایی و گونه های آبی اشاره کرد.

آموزش ماژول بهینه سازی کامسول

اموزش ماژول میکرو سیال شناسایی کامسول

۱۰) ماژول بهینه سازی: این ماژول می‌تواند برای تمام مجموعه خانواده کامسول مورد استفاده قرار گیرد و در واقع یک رابطه عمومی برای رسیدن به پاسخ ها و حل های بهینه شده مسائل مهندسی است. هر کدام از ورودی های یک مدل اعم از دیمانسیون هندسی شکل ها خواص ماده و یا چگونگی توزیع مواد می‌توانند به عنوان متغیرهای کنترل فرض شود و از طرفی خروجی مدل را نیز می‌توان به عنوان تابع هدف تلقی کرد. دو کلاس مهم از مسایل که دقت آنها مبتنی بر پروسه تحقیقی سیستماتیک است به شرح زیر می باشند:

  • مسائل طراحی با یک هدف معین
  • مسائل معکوس به خصوص در تخمین پارامتر در مدل های چند فیزیکی
آموزش ماژول بهینه سازی کامسول

اموزش ماژول بهینه سازی کامسول