شبیه سازی با COMSOL

مدل‌های ریاضی به دانشمندان، توسعه‌ دهندگان و مهندسان کمک می ‌کنند تا فرآیندها، پدیده‌ها و طرح ‌های سیستم ‌های واکنش‌دهنده را درک کنند.پس از توسعه یک مدل معتبر، می توان از آن برای مطالعه شرایط عملیاتی مختلف و طراحی سیستم های واکنش دهنده و پدیده های حمل و نقل استفاده کرد. حل معادلات مدل بارها و بارها برای ورودی های مختلف منجر به درک واقعی سیستم مورد مطالعه می شود. طراح در نرم افزار Comsolاین امکان را برای متخصصان شبیه سازی فراهم می کند تا برنامه های شبیه سازی با کاربری آسان ایجاد کنند. و آنها را در داخل یا خارج از سازمان خود با COMSOL Server™ و COMSOL Compiler™ مستقر کنند. بنابراین، فناوری شبیه‌سازی فیزیکی با دقت بالا برای همه قابل دسترس می‌شود. در این مقاله، ما مثال هایی از نحوه استفاده افراد از نرم افزار COMSOL ارائه می دهیم.

روند کار مدلسازی خط جریان

نرم افزار comsol شما را برای شبیه سازی الکترومغناطیس، مکانیک سازه، آکوستیک، جریان سیال، انتقال حرارت و پدیده های شیمیایی در یک محیط، قادر می سازد. با تکمیل روند کار مدل سازی بهینه، برنامه ها با کلیک یک دکمه مستقر می شوند و هر کسی می تواند از دیدگاه های ارائه شده توسط نتایج شبیه سازی بهره­مند شود.

با یک خط جریان و سطح مشترک آسان برای استفاده و GUI و هر دو قابلیت تک و چند فیزیکی، ما می توانیم تنوع زیادی از ابزارها را ایجاد کنیم. در شکل زیر، این برنامه فرآیند استریلیزه کردن از Amgen، غلظت اکسید اتیلن را محاسبه می کند.

 فهمیدن رفتار محصول

با استفاده از اپلیکیشن های شبیه سازی، افراد غیرمتخصص می توانند تست های خود را بدون نیاز به درک پیچیدگی های شبیه سازی واقعی انجام دهند. در نتیجه، کل سازمان می تواند از شبیه سازی ها بهره مند شود، که به نوبه خود منجر به درک بیشتر از نحوه رفتار محصول آنها در دنیای واقعی می شود. برای مثال، یک شبیه‌سازی انجام شده که تنش‌ها و تغییر شکل‌ها را در طول ساخت قطعه پیش‌بینی می‌کند تا درک روشنی از نحوه تغییر شکل آن در طول چاپ بدهد. در شکل زیر، برنامه ای که توسط MTC ساخته شده است تا تنظیمات طرح های خود را آزمایش کند.

 مشارکت آسان

در زمینه فناوری پزشکی، ما تلاش می کنیم تا زندگی را از طریق راه حل های نوآورانه تغییر دهیم که زندگی روزمره بیماران ما را بهبود می بخشد. از توسعه محصول، سفارشی‌سازی نیازهای واقعی بیمار، تا بررسی پس از بازار، شبیه‌سازی نقش مهمی دارد. دیر یا زود، استفاده از شبیه سازی به یک استاندارد در صنعت فناوری پزشکی تبدیل خواهد شد. در بخش تحقیق و توسعه، کار ما همیشه با فیزیک شروع می‌شود تا یک مدل بسازیم، چه از شبیه‌سازی برای مهندسی معکوس راه‌حل موجود استفاده کنیم و چه برای آزمایش محصولات و سناریوهای جدید. شبیه سازی تضمین ما در مسیر عملکرد و ایمنی است. تجربه ما ثابت کرده است که ساعت‌های صرف شده در شبیه‌سازی ارزش سال‌هایی را دارد که در توسعه صرف شده است.

واضح است که COMSOL در زمان معرفی، قدرت شبیه‌سازی چندفیزیکی را تصور می‌کرد. برنامه های شبیه سازی به بخش های دیگر اجازه می دهند تا پیکربندی های مختلف را برای نیازهای خاص خود آزمایش کنند و بهترین طراحی را انتخاب کنند.

از نظر ساختار درونی، برنامه های شبیه سازی ما را قادر ساخته اند که فرهنگ همکاری را تقویت کنیم. از دیدگاه تحقیق و توسعه، بسیار مفید است که بتوان یک رابط خاص را فقط با پارامترهای مربوط به یک گروه خاص به اشتراک گذاشت، با دانستن اینکه مدل و فیزیک محافظت می شوند. این به همه بخش ها اجازه می دهد تا از شبیه سازی چند فیزیک بهره مند شوند. با این سطح از همکاری، مدل گسترش می یابد تا به عنوان یک معیار فیزیکی ، با ویژگی های بیشتر یا کمتر بسته به کاربر نهایی عمل کند. به‌علاوه، برنامه‌های شبیه‌سازی این پتانسیل را دارند که یک مدل چند فیزیکی را در جریان کار یک متخصص مراقبت‌های بهداشتی جاسازی کنند. این فناوری تصویر کاملی از تشخیص را در اختیار آنها قرار می دهد و آنها را قادر می سازد تا سطح جدیدی از برنامه ریزی درمانی سفارشی را اجرا کنند. در شکل زیر، برنامه شبیه سازی یک چشم 3 بعدی پارامتریک برای محک زدن فیزیکی در یک محیط بالینی نشان داده شده است.

فراهم کردن پاسخ سریع

به عنوان اجزای ضروری در محرکه های الکتریکی، روتورها باید از نظر دوام مورد آزمایش قرار گیرند، زیرا آنها باید تعداد بسیار زیادی چرخش را با سرعت و گشتاور متغیر در حین کار درایو تحمل کنند. با این حال، ارزیابی استحکام لمینیت های روتور زمان بر است. فولکس‌واگن کاسل با ساخت برنامه‌های شبیه‌سازی با نرم‌افزارCOMSOL ، این فرآیند تست روتورها را خودکار می‌کند، همچنین هزینه‌های توسعه و افزایش کیفیت محصول را کاهش می‌دهد.

در شکل فوق، شبیه سازی توسط فولکس واگن کاسل برای ارزیابی استحکام لمینیت روتور انجام شده است.

بسیاری از برنامه‌های شبیه‌سازی صنعتی به‌عنوان یک جعبه سیاه طراحی شده‌اند، در حالی که COMSOL  از نظر شفافیت منحصربه ‌فرد است. نرم افزارCOMSOL  به کاربران امکان می دهد معادلات پیاده سازی شده را مشاهده و اصلاح کنند یا حتی معادلات خود را اضافه کنند. علاوه بر این، این نرم افزار از ابتدا به عنوان یک ابزار چندفیزیکی طراحی شده است و کاربران را قادر می سازد تا زمینه های فیزیکی مختلف را به طور همزمان شبیه سازی کنند. از این رو، کاربر می تواند زمینه های فیزیکی مختلف را برای انجام کاری کاملا جدید ترکیب کند.

نویسنده: فائزه کاظمی زاد، کارشناس دپارتمان مهندسی شیمی گروه آموزشی پارس پژوهان