معرفی نرم‌افزار کامسول

نرم‌افزار کامسول مجموعه کامل شبیه‌سازی چند فیزیکی است که قادر به حل معادلات دیفرانسیل جزئی (PDE) و کامل (ODE) برای تحلیل و بررسی رفتار سیستم‌های خطی و غیر خطی به روش المان محدود (FEM) در فضاهای یک، دو و سه بعدی است. این نرم‌افزار در سال ۱۹۸۶ توسط دانشجویان مؤسسه سلطنتی فناوری سوئد با نام FEMLAB ایجاد شد و در سال ۲۰۰۵ به COMSOL Multiphysics تغییر نام داد. زمینه کاربردی این نرم‌افزار در حل انواع معادلات دیفرانسیل جفت شده، طراحی و شبیه سازی سامانه های فیزیکی، نانو فیزیکی، مهندسی برق، مهندسی مکانیک، علوم زمین، مهندسی شیمی، نجوم و بررسی سامانه‌های کوانتومی است. ساختار این نرم‌افزار به گونه‌ای است که می‌تواند شبیه‌سازی به شکل تک فیزیکی یا چند فیزیکی (با کوپل شدن دو یا چند فیزیک) برای شبیه‌سازی فرایند‌های مختلف و بررسی همزمان آثار آنها، انجام گردد.

در ادامه به بخش‌های این نرم‌افزار اشاره می‌گردد.

الکتریکی (Electrical): این بخش شامل ماژول‌هایی جهت شبیه‌سازی سامانه‌های الکتریکی و مغناطیسی، الکترومغناطیسی در ناحیه رادیویی و نوری، اپتیک هندسی، میکرو الکترومکانیکی (MEMs)، پلاسما و نیمه‌هادی است.

مکانیکی (Mechanical): این بخش شامل ماژول‌هایی جهت شبیه‌سازی سامانه‌های انتقال حرارت، مکانیک جامدات خطی و غیر خطی، ژئومکانیک، خستگی، دینامیک بس ذره‌ای و آکوستیک است.

سیالات (Fluid): این بخش شامل ماژول‌هایی جهت شبیه‌سازی سامانه‌های مکانیک سیالات محاسباتی، میکسر، میکروفلویدیک، جریان‌های زیر سطحی، لوله‌های حامل سیال و جریان‌های مولکولی است.

شیمیایی (Chemical): این بخش شامل ماژول‌هایی جهت شبیه‌سازی سامانه‌های واکنش‌های شیمیایی، باتری و پیل سوختی، رسوب‌دهی الکتروشیمیایی، خوردگی و الکتروشیمی است.

علاوه بر موارد فوق، کامسول امکان تحلیل و شبیه‌سازی و بهینه‌سازی هر نوع ساختاری در قالب یک معادله دیفرانسیل دلخواه ریاضی یا فیزیکی (با انتخاب یک یا چند مدل فیزیکی) را به شکل وابسته به زمان، پایا و ویژه مقداری، به کاربر می‌دهد. 

در کنار فیزیک‌های ارائه شده در نرم‌افزار کامسول، ماژول‌های دیگری نیز امکانات بیشتری در اختیار کاربر قرار می‌دهد. به عنوان مثال ماژول بهینه‌سازی (Optimization) برای بهینه‌سازی نتایج طراحی و شبیه‌سازی و بررسی میزان حساسیت نسبت به شرایط را می توان نام برد. ماژول ردیابی ذره (Particle Tracing) برای شبیه‌سازی مسیر حرکت سامانه‌های ذرات در سیالات یا تحت میدان‌های الکترومغناطیسی استفاده می‌شود. بعلاوه کتابخانه مواد کامسول به طور نسبی اطلاعات کاملی را از مواد در خود جای داده است که می‌توان در فیزیک‌های مورد شبیه‌سازی آن را بکار گرفت. 

محیط طراحی کامسول امکان طراحی هندسه‌های ساده و پیچیده را به کاربر می‌دهد و امکان تعریف توابع و عملیات مختلف ریاضی در آن وجود دارد. در کامسول نتایج را می‌توان به شکل‌های دلخواه و در هندسه‌های گوناگون رسم نمود. با اینحال کامسول جهت سهولت در طراحی و شبیه‌سازی از رابط‌های مختلفی بهره برده است که می‌توان به مواردی مانند ارتباط (Live Link) با متلب (MATLAB)، اکسل (Excel)، اتوکد (AutoCAD)، سالیدورک (SolidWorks)، سالید اج (Solid Edge)، رویت (Revit)، کتیا (CATIA) و اینونتور(Inventor) اشاره کرد. علاوه بر این قابلیت‌ها، کامسول قابلیت نصب بر روی ابررایانه به عنوان سرور را دارد که امکان اتصال کاربران به سرور از طریق شبکه به شکل گرافیکی یا متنی وجود دارد.