انسیس(ansys) 1

[amir315hossein]

از روش‌های کلاسیک طراحی و تحلیل سیستم‌های صنعتی، استفاده از روش‌های آزمایشگاهی است. ‌گاها در سیستم‌های به نسبت سا‌ده‌تر از روش‌های تحلیلی نیز به منظور طراحی یک سیستم مهندسی استفاده می‌شد. امروزه با رشد و توسعه صنعت کامپیوتر، روش سومی نیز تحت عنوان شبیه‌سازی مطرح است. در مهندسی مکانیک از روش‌های مبتنی بر حل عددی معادلات دیفرانسیل حاکم بر پدیده‌ها به منظور شبیه‌سازی استفاده می‌شود. معمولا در مهندسی مکانیک شبیه‌سازی‌های مذکور با استفاده از مجموعه نرم‌افزار‌های انسیس (ANSYS) انجام می‌شود. از این رو در این مطلب قصد داریم تا مفاهیم پایه‌ای و کاربرد‌های این نرم‌افزار را توضیح داده و آموزش‌های ویدئویی مرتبط با آن را جهت یادگیری بهتر به شما معرفی کنیم.


مقدمه
شاید این سوال را در ذهن داشته باشید که به راستی آیرودینامیک یک هواپیما، جت یا خودرو چگونه طراحی می‌شود؟ یا این که فرآیند رخ داده درون یک باتری به چه شکل انجام می‌شود؟ به منظور پاسخ به این سوالات اجازه دهید کمی به عقب‌تر برگشته و از معادلات دیفرانسیل حاکم بر یک پدیده شروع کنیم.

معمولا پدیده‌های رخ داده در طبیعت را با استفاده از یک یا چندمعادله دیفرانسیل توصیف می‌کنند. بنابراین اگر معادله دیفرانسیل حاکم بر نحوه تغییرات ساختار هوای اطراف یک هواپیما وجود داشته باشد، می‌توان نحوه حرکت آن را مدل‌سازی کرد. برای نمونه معادله حاکم بر ساختار جریان تحت عنوان معادله ناویر استوکس[/url] شناخته می‌شود. شکل زیر هواپیمایی را نشان می‌دهد که برای آن، معادله ناویر-استوکس حل شده و توزیع سرعت بدست آمده است.

سوال بعدی این است که این معادلات چگونه حل می‌شوند. در ادامه نحوه حل معادلات دیفرانسیل را بیشتر توضیح خواهیم داد.
نحوه حل معادلات
در حالت کلی به منظور تحلیل یک پدیده می‌توان به دو روش، معادلات حاکم بر آن را حل کرد.
[list]
[*]روش‌های تحلیلی
[*]روش‌های عددی
[/list]روش تحلیلی به این معنی است که دقیقا تابعی به عنوان پاسخ معادله یافت شود. اما به نظر می‌رسد بدست آوردن پاسخی دقیق برای معادله دیفرانسیل زیر مشکل به نظر می‌رسد.

معادله فوق همان معادله ناویر استوکس[url=https://blog.faradars.org/navier-stokes-equations/] است. از طرفی روش‌هایی وجود دارند که به آن‌ها روش‌های عددی گفته می‌شود. به بخشی از مکانیک سیالات که با حل عددی معادلات دیفرانسیل سر و کار دارد، دینامیک سیالات محاسباتی یا Computational Fluid Dynamics) CFD) گفته می‌شود. با استفاده ازcfd می‌توان حتی فرآیند‌های رخ داده درون یک باتری را نیز مدل‌سازی کرد.
دمای ایجاد شده در یک باتری لیتیوم یونی



انسیس (Ansys) چیست؟
یکی از نرم‌افزار‌های پرکاربرد در زمینه تحلیل پدیده‌ها، خصوصا مسائل مرتبط با سیالات و انتقال حرارت، انسیس است. این نرم‌افزار معادلات دیفرانسیل حاکم بر یک پدیده را به صورت عددی حل می‌کند. جالب است بدانید که بخش‌های بسیاری از هواپیمای بوئینگ 787 با استفاده از نرم افزار انسیس شبیه‌سازی شده است. انسیس در حقیقت مجموعه‌ای از نرم‌افزار‌ها است که می‌توان با استفاده از آن‌ها یک پدیده مکانیکی، شیمیایی یا در حوزه برق را مدل‌سازی کرد. در حقیقت این نرم‌افزار ابزاری است که به طراحان کمک می‌کند تا بخش‌های مکانیکی یا الکترومکانیکی یک سیستم را بهینه‌سازی کنند.




در هنگام باز کردن انسیس با محیطی تحت عنوان میز کار (Workbench) مواجه خواهید شد. در شکل زیر نمایی از میز کار نشان داده شده است. در سمت چپ، نرم‌افزار‌های موجود در انسیس و در سمت راست گام‌های حل قرار گرفته‌اند. در ادامه این گام‌ها را توضیح می‌دهیم. البته پیشنهاد می‌شود به منظور درک بهتر و‌ آشنایی با جزئیات هر مرحله، آموزش‌های مرتبط با آن را مشاهده فرمایید.


احتمالا شما تاکنون با نرم‌افزار‌های تولید شکل همچون کتیا یا سالیدورک کار کرده‌اید. با استفاده از این نرم‌افزار‌ها می‌توان هندسه سیستم‌های مختلف را در شرایط گوناگون تولید کرد. انسیس این قابلیت را دارد تا هندسه‌های تولید شده را از این نرم‌افزار‌ها گرفته و با اعمال شرایط فیزیکی سیال روی آن (خواص فیزیکی سیال و جامد و شرایط مرزی)، پدیده مذکور را مدل‌سازی کند.