کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی

کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی (مقدمه‌ای پیشرفته با OpenFOAM و Matlab؛ مکانیک سیالات و کاربردهای آن) نوشته اف. مقلد، ال. منگانی و ام. درویش و با ترجمه‌ حسین الیاسی توسط نشر متخصصان منتشر شده است. این کتاب به بررسی روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی می‌پردازد و به‌عنوان یک منبع پیشرفته برای دانشجویان و پژوهشگران حوزه‌ی مهندسی مکانیک و فیزیک سیالات طراحی شده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی

کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی به‌عنوان یک مرجع جامع و پیشرفته در زمینه‌ی روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) نگاشته شده است. نویسندگان باتکیه‌بر تجربیات چند دهه تدریس و پژوهش، تلاش کرده‌اند تا مفاهیم پایه و پیشرفته‌ی این حوزه را به‌صورت گام‌به‌گام و با استفاده از مثال‌ها و تمرین‌های متعدد توضیح دهند. کتاب در چهار بخش اصلی سازمان یافته است: مبانی، محاسبات عددی، الگوریتم‌ها و کاربردها. هر فصل با بخشی به نام نشانگرهای محاسباتی به پایان می‌رسد که به مسائل اجرایی و پیاده‌سازی کدهای عددی می‌پردازد. 

این اثر علاوه‌بر پوشش کامل اصول روش حجم محدود، به بررسی جزئیات پیاده‌سازی الگوریتم‌ها در نرم‌افزارهای تخصصی و کدهای آموزشی نیز می‌پردازد. کتاب برای تدریس در دوره‌های کارشناسی ارشد و دکتری و همچنین به‌عنوان مرجع برای پژوهشگران و مهندسان فعال در حوزه‌ی شبیه‌سازی عددی سیالات مناسب است. سال نگارش کتاب به دوره‌ای بازمی‌گردد که دینامیک سیالات محاسباتی به‌عنوان ابزاری کلیدی در صنایع مختلف از جمله هوافضا، خودروسازی، انرژی و پزشکی جایگاه ویژه‌ای یافته بود.

خلاصه کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی

این کتاب با مروری بر جایگاه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در علوم مهندسی آغاز می‌شود و اهمیت شبیه‌سازی عددی را در حل مسائل پیچیده‌ی جریان سیال و انتقال حرارت برجسته می‌کند. سپس، روش حجم محدود به‌عنوان یکی از تکنیک‌های اصلی گسسته‌سازی معادلات دیفرانسیل جزئی معرفی می‌شود. در بخش مبانی، مفاهیم پایه‌ای مانند بردارها، ماتریس‌ها، تنسورها و عملیات ریاضی مرتبط با آن‌ها شرح داده می‌شود. اصول پایستاری حاکم بر جریان سیال، شامل معادلات پیوستگی، تکانه و انرژی، به تفصیل بررسی شده و ساختار کلی معادلات ناویر-استوکس تبیین می‌گردد. 

مراحل مختلف گسسته‌سازی دامنه هندسی و معادلات دیفرانسیل، تولید شبکه‌های محاسباتی و حل دستگاه معادلات جبری از دیگر محورهای اصلی کتاب است. بخش محاسبات عددی به گسسته‌سازی حملات مختلف معادلات پایستاری (انتشار، همرفت، ناپایا و منبع) و روش‌های حل دستگاه‌های جبری می‌پردازد. الگوریتم‌های پیش‌بینی جریان‌های تراکم‌ناپذیر و تراکم‌پذیر، پیاده‌سازی شرایط مرزی و مدل‌سازی جریان‌های آشفته نیز به‌طور مفصل بررسی شده‌اند. در بخش کاربردها، مثال‌هایی از شبیه‌سازی جریان‌های آشفته و نحوه‌ی استفاده از کدهای عددی ارائه شده است. کتاب با نکات اجرایی و توصیه‌هایی برای پیاده‌سازی عملی کدهای CFD به پایان می‌رسد.

چرا باید کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی را خواند؟

کتاب حاضر با رویکردی تحلیلی و اجرایی، پلی میان مفاهیم نظری و پیاده‌سازی عملی در دینامیک سیالات محاسباتی ایجاد می‌کند. خواننده با مطالعه‌ی این اثر، علاوه‌بر درک عمیق اصول روش حجم محدود، با چالش‌های عددی و الگوریتمی رایج در شبیه‌سازی جریان سیال آشنا می‌شود. تمرین‌ها و مثال‌های متعدد، امکان یادگیری فعال و کاربردی را فراهم می‌کند و بخش‌های مربوط به کدنویسی و پیاده‌سازی، دانشجویان و پژوهشگران را برای توسعه‌ی نرم‌افزارهای تخصصی آماده می‌سازد. این کتاب به‌ویژه برای کسانی که قصد دارند در حوزه‌ی شبیه‌سازی عددی سیالات به صورت حرفه‌ای فعالیت کنند، ارزشمند است.

خواندن کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

این کتاب برای دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری مهندسی مکانیک، هوافضا، فیزیک و رشته‌های مرتبط با دینامیک سیالات محاسباتی مناسب است؛ همچنین پژوهشگران و مهندسانی که در زمینه‌ی شبیه‌سازی عددی جریان سیال، انتقال حرارت و توسعهٔ کدهای CFD فعالیت دارند، می‌توانند از مطالب این کتاب بهره‌مند شوند. برای کسانی که به‌دنبال درک عمیق‌تر روش حجم محدود و پیاده‌سازی آن در مسائل صنعتی و پژوهشی هستند، این اثر توصیه می‌شود.

بخشی از کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی

«ما به معنای واقعی کلمه در نقطه‌ی مهمی از تاریخ قرار داریم. شاخه‌ی سوم روش علمی، شبیه‌سازی کامپیوتری، به‌عنوان یک ابزار روزمره در حال ظهور است. این نظریه در کنار توسعه‌ی تجربی و نظریه‌های ریاضی به‌عنوان راهی برای اکتشافات جدید در علم و مهندسی در حال شکل‌گیری است. اگرچه به‌طورکلی اشاره به این حملات و یا اظهارات مشابه در مورد اهمیت ابزارها و تکنیک‌های شبیه‌سازی در پیشرفت علم و فن‌آوری امری رایج است، اکنون دیگر حیاتی بودن استفاده از ابزارهای شبیه‌سازی برای توسعه‌ی طیف گسترده‌ای از فناوری‌های روزمره بسیار واضح است. درواقع ابزارهای شبیه‌سازی عددی امروزه نقش فعال‌کننده‌های فناوری را ایفا می‌کنند. دینامیک سیالات محاسباتی یکی از این ابزارها است. اگرچه انگیزه‌ی توسعه‌ی آن در ابتدا توسط برخی از بخش‌های صنعت هوانوردی و هوافضا فراهم شد، لکن رشد روزافزون آن را به ابزاری ضروری در طیف وسیعی از دیگر صنایع متمرکز بر طراحی مانند خودروسازی، تولید برق، صنایع شیمیایی، هسته‌ای و دریایی تبدیل کرده است که به چند مورد از آن‌ها اشاره می‌کنیم.»