مقدمه مؤلفان
امروزه پيشرفت تکنولوژي و تخصصي شدن علوم باعث شده تا استفاده از روش‌هاي حل عددي و نرمافزارهاي شبيه‌سازی کاربرد وسيعي داشته باشد در سال‌هاي اخير با همت محققان نرمافزارهاي شبيه‌سازی متفاوتي به بازار عرضه شد که در عرصه استفاده از کامپيوتر و زمينه‌هاي آن تحولات عظيمي به وجود آمده است. اما عملکرد آن‌ها نيازمند يادگيري تکنيک‌هاي علمي و محاسباتي و درک عميق آن‌ها مي‌باشد.
تأثير متغير‌هاي فيزيکي مختلف و بالا بودن هزينه‌هاي مربوط به تجهيزات آزمايشگاهي، روند رو به رشد ايجاد فرايندهاي صنعتي، افزايش امکانات محاسباتي و سرعت پردازش اطلاعات باعث شده تا استفاده از شبيه‌سازی‌هاي کامپيوتري در جامعه صنعتي و دانشگاهي مورد توجه قرار گيرد. مي‌توان گفت شبيه‌سازی‌هاي مبتني بر ديناميک سيالات محاسباتي (CFD) به عنوان ابزاري توانمند جهت رفع مشکلات و تنگناهاي موجود در صنعت و كاهش هزينه‌هاي توليد نقش بسزايي را ايفا مي‌کنند.
يکي از قوي‌ترين نرمافزارهاي موجود در زمينه شبيه‌سازی، نرم‌افزار کامسول مولتي فيزيکس (COMSOL Multiphysics) مي‌باشد. اين نرم‌افزار در سال ۱۹۸۶ توسط دانشجويان مؤسسه سلطنتي فناوري سوئد ايجاد شد. نام قبلي اين نرم‌افزار FEMLAB بوده است و از سال ۲۰۰۵ به COMSOL Multiphysics تغيير نام داده است.
اين نرم‌افزار يک مجموعه کامل شبيه‌سازی است که مي‌تواند معادلات ديفرانسيل سيستم‌هاي غيرخطي را توسط مشتق‌هاي جزئي به روش اجزای محدود (FEM) در فضاهاي يک، دو و سه بعدي حل نمايد. اين نرم‌افزار مي‌تواند در حضور چالش‌هايي نظير ميدان‌هاي الکترومغناطيسي، کشش، ديناميک سيالات و ديناميک گاز به خوبي راهگشا باشد. همچنين نرم‌افزار COMSOL Multiphysics فرصتي را براي حل مشکل به عنوان يک فرمول رياضي (در فرم معادلات) و فيزيکي (انتخاب مدل فيزيکي) به کاربر مي‌دهد. بديهي است در هر مورد سيستم معادلات حل خواهد شد، تفاوت فقط در امکان استفاده از سيستم‌هاي فيزيکي و جسمي و واحد‌ها مي‌باشد. به اصطلاح حالت فيزيکي، مي‌توان از معادلات پيش تعريف شده براي اکثر پديده‌هاي انجام گرفته در علوم و فناوري استفاده کرد، مانند انواع روش‌هاي انتقال حرارت و برق، تئوري الاستيسيته، نفوذ مولکولي و انتقال جرم و انتشار، انتشار موج و جريان سيال.
با استفاده از نرم‌افزار COMSOL Multiphysics مي‌توان طراحي و شبيه‌سازی پروژه‌‌هاي مهندسي شيمي، نفت، مکانيک، برق، علوم زمين، فيزيک، نجوم و کوانتوم را انجام داد. همچنين اين برنامه امکان تعامل با نرمافزارهاي مهندسي ديگر مانند CATIAو MATLAB را دارد.
مطالب اين کتاب طوري بيان شده است که دانشجويان مقاطع کارشناسي، کارشناسي ارشد و دکترا مي‌توانند از آن استفاده کنند. همچنين تمامي مسئله‌هاي موجود در اين کتاب به وسيله آخرين نسخه اين نرم‌افزار طراحي و آموزش داده مي‌شود.
با توجه به گستردگي صفحات و محيط‌هاي مختلف اين نرم‌افزار، در فصول موجود در اين کتاب، مسئله‌هاي مختلفي ارائه شده تا به موازات آن‌ها، پنجره‌هاي مختلف اين نرم‌افزار نيز آموزش داده شود.
در فصل اول، مقدمه‌اي بر نرم‌افزار COMSOL Multiphysics و توانايي‌هاي آن و آشنايي با شبيه‌سازی براي درک هرچه بيشتر و بهتر از توانايي‌هاي اين نرم‌افزار و موارد کاربرد آن آورده شده است. در فصل دوم به بعد نحوه شبيه‌سازی پديده‌هاي انتقال (حرارت، جرم و مومنتوم) و بهينه‌سازی نتايج حاصل از آن‌ها آورده شده است. فصل آخر نيز چشم‌اندازي بر COMSOL مي‌باشد به اين طريق ابتدا مسائل مربوط به پديده‌هاي انتقال حل شده، سپس با استفاده از نتايج به دست آمده يک روش بهينه‌سازی به مسئله اضافه کرده تا نتايج مطلوب‌تري از شبيه‌سازی حاصل شود. در نهايت براي تکميل بعضي از مباحث اشاره شده در کتاب چهار پيوست به انتهاي کتاب اضافه شده است.
اميد است انتقادات، پيشنهادات و نقطه نظرات ناصحانه خوانندگان ارجمند، نويسندگان مجموعه حاضر را در بهبود و تعالي موضوعات طرح شده ياري نمايد. لذا از کليه مخاطبان اين کتاب تقاضا مي‌شود تا راهنمايي‌هايشان را از طريق پست الکترونيکي alireza.pourparvaneh@gmail.com با ما در ميان بگذارند.
در انتها لازم مي‌دانيم که از زحمات و همکاري جناب آقايان مهندس محمدرضا پورپروانه، مهندس محمود محمدي، اعضاي محترم هيأت علمي دانشگاه مهندسي فناوري‌هاي نوين قوچان و مهندس پويا شاه‌محمدي که در تهيه اين کتاب ما را ياري نمودند صميمانه تشکر و قدرداني نماييم.
