روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی

معرفی کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی 

کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی (مقدمه‌ای پیشرفته با OpenFOAM و Matlab) نوشته اف.مقلد، ال.منگانی، ام.درویش ترجمه جناب آقای حسین الیاسی منتشر شده در نشر متخصصان می باشد.

این کتاب درسی هم بنیان نظری روش حجم محدود (FVM) و هم کاربردهای آن در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را بررسی می‌کند. خوانندگان یک توضیح کامل در مورد محاسبات عددی و الگوریتم‌های روش حجم محدود دریافت می‌کند که در شبیه‌سازی جریان‌های سیال تراکم‌پذیر و تراکم‌ناپذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین اجزای موردنیاز برای توسعه یک حل کننده CFD مبتنی بر فشار بصورت دقیق و با جزئیات کامل مورد بررسی قرار گرفته است. در این کتاب دو کد CFD خاص بررسی می‌شوند. اولین آن ها uFVM است که یک کد CFD حجم محدود مبتنی بر فشار سه بعدی است که در نرم افزار Matlab پیاده‌سازی شده است. دومین چارچوب متن باز OpenFOAM است، چارچوبی که در توسعه طیف وسیعی از برنامه های CFD برای شبیه‌سازی مسائل جریان در مقیاس صنعتی استفاده می‌شود.

کتاب حاضر یکی از معروف‌ترین کتب تألیف شده در حوزه دینامیک سیالات محاسباتی است که به همت حسین الیاسی نسخه ترجمه فارسی آن در دسترسی عموم علاقمندان و متخصصان حوزه مهندسی مکانیک قرار گرفته است. از آنجا که مترجم این کتاب خود تحصیل‌کرده مقطع دکتری رشته مهندسی مکانیک گرایش سیالات و تبدیل انرژی بوده و با حوزه دینامیک سیالات محاسباتی آشنایی کامل داشته، در ترجمه این کتاب سعی شده است حتی‌المقدور سادگی و روانی متن فارسی بدون کاستن از کیفت و کمال متن اصلی رعایت شود.

 این کتاب درسی با بیش از ۲۲۰ شکل، مثال‌های متعدد و بیش از صد تمرین پیرامون محاسبات عددی روش حجم محدود، برنامه‌نویسی و کاربردهای آنها، برای استفاده در یک دوره مقدماتی FVM، یک دوره پیشرفته محاسبات عددی و به عنوان مرجعی برای برنامه‌نویسان و محققان CFD مناسب است.

گزیده کتاب روش حجم محدود در دینامیک سیالات محاسباتی 

روش حجم محدود FVM یک تکنیک عددی است که معادلات دیفرانسیل جزئی نشان دهنده ( قوانین بقا در حجمهای دیفرانسیلی را به معادلات جبری گسسته در حجمهای محدود )یا المان ها یا سلول ها تبدیل می کند. در روشی مشابه با روش تفاضل محدود یا المان محدود، اولین مرحله درفرآیند حل، گسسته سازی دامنه هندسی است، که در FVM به المان های ناهمپوشان یا حجم های محدود گسسته می شود. سپس معادلات دیفرانسیل جزئی با انتگرال گیری روی هر المان گسسته، گسسته شده و به معادلات جبری تبدیل می شوند. سپس دستگاه معادلات جبری حاصل برای محاسبه مقادیر متغیر وابسته روی هر المان حل می شود. در روش حجم محدود، برخی از عبارات معادله بقا به شارهای وجه تبدیل و در وجوه حجم محدود ارزیابی می شوند.

از آنجا که شار وارد شده به یک حجم معین با شار خارج شده از حجم مجاور یکسان است، FVM به شدت پایستار است. این خاصیت پایستاری ذاتی FVM آن را به روش ترجیحی در CFD تبدیل می کند. ویژگی مهم دیگر FVM این است که می تواند در فضای فیزیکی بر روی شبکه های چند ضلعی بدون ساختار فرموله شود. در نهایت در FVM پیاده سازی انواع شرایط مرزی به صورت غیرتهاجمی بسیار آسان است، زیرا متغیرهای مجهول در مرکز المان های حجمی ارزیابی می شوند، نه در سطوح مرزی آن ها.