بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به آنکه مدل سازي عددي پروسه هاي مختلف در جریان سیال مانند دیفیوژن، جابجایی و ...، کاملا وابسته به فیزیک این پروسه ها می باشد، لازم است تا پس از تدریس مدلسازي عددي معادلات و یا ترم هاي این معادلات، نتایج این مدلسازي و نحوه عملکرد آنها به صورت عینی در سر کلاس نشان داده شود. این نیاز امروزه در اکثر دانشگاه هاي دنیا احساس شده و نرم افزارهاي آموزشی خاص بدین منظور تدوین شده است. این نرم افزارهاي آموزشی، نرم افزارهاي حرفه اي یا نیمه حرفه اي حل جریان سیال نمی باشند؛ بلکه نرم افزارهاي آموزشی خاصی هستند که توانایی آنها در تفهیم مفاهیم عددي در دینامیک سیالات عددي به دانشجویان می باشد.
در کار حاضر نیز نرم افزاري بدین منظور تدوین شده است که با توجه به ویژگی هاي آن، مفاهیم عددي را می توان به دانشجویان منتقل کرد. این کار در نوع خود جزو اولین کارها در ایران بوده و امید است در آینده گسترش یابد. با درنظر گرفتن امکاناتی که این نرم افزار آموزشی در اختیار کاربر قرار می دهد، می
مقدمه
با مشخص شدن اهمیت بکارگیري نرم افزارها و شبیه سازي هاي کامپیوتري در آموزش، امروزه در اکثر دانشگاه هاي معتبر دنیا نیاز به استفاده از نرم افزار در آموزش دینامیک سیالات عددي احساس شده و بسیاري از دانشگاه ها از نرم افزارهاي آموزشی براي بالا بردن کیفیت تدریس و تسریع و تسهیل در آموزش دینامیک سیالات عددي بهره می برند. بررسی هاي انجام شده در چندین دانشگاه نشان داده است که استفاده از نرم افزار در آموزش دینامیک سیالات عددي، موجب افزایش کیفیت برنامه درسی، افزایش بازدهی آموزش و درك بهتر مطالب می شود.
براي دست یابی به این اهداف، نرم افزارهاي تجاري موجود داراي قابلیت هاي لازم نیستند. چرا که از یک سو پیچیدگی کاربري، استفاده افراد نوآموز از آنها را تقریبا غیر ممکن می سازد و آموزش نحوه عمل این نرم افزارها خود مستلزم صرف زمان زیاد از سوي استاد و دانشجو می باشد. از سوي دیگر، در این نرم افزارها مسائل اولیه و ظاهرا ساده اي که نقش اساسی در درك مفاهیم دینامیک سیالات عددي دارند مورد توجه واقع نمی شود و از این جهت نیز براي استفاده آموزشی مناسب نیستند.
نیاز به یک نرم افزار آموزشی کارآمد که در عین سادگی، مسائل و مفاهیم مورد بحث در دینامیک سیالات عددي را پوشش دهد، ما را بر آن داشت تا اقدام به تدوین یک نرم افزار آموزشی، متناسب با نیاز و مطابق با سرفصل هاي تدریس دینامیک سیالات عددي بنماییم. نرم افزار ارائه شده در این پژوهش، یک نوآوري آموزشی و در نوع خود منحصر به فرد است.
نرم افزار آموزشی دینامیک سیالات عددي
نرم افزار آموزشی معرفی شده در این پژوهش، به زبان و در ترکیب با تدوین شده است و داراي می باشد. این نرم افزار به منظور افزایش راندمان و کیفیت تدریس دینامیک سیالات عددي در دوره کارشناسی ارشد طراحی شده است. بنابراین کاربران این نرم افزار، عموما دانشجویان مقطع کارشناسی ارشد خواهند بود. البته در تدوین این نرم افزار به سادگی کاربري توجه شده است و استفاده از آن بسیار آسان و لذت بخش است. از این جهت، می تواند در دوره کارشناسی نیز تحت واحدي در معرفی دینامیک سیالات عددي، مورد استفاده قرار گیرد.
این نرم افزار آموزشی به بیان و تحلیل 8 مسئله در دینامیک سیالات عددي می پردازد. این مسائل، تمریناتی هستند که در روند تدریس، براي آموزش کاربرد عملی مفاهیم و روش هاي دینامیک سیالات عددي به دانشجویان، به عنوان تکلیف ارائه می شود. این مسائل عبارتند از: -1 معادله موج مدلسازي ترم جابجایی37، -3 استهلاك نادرست38، -4 معادله انتقال حرارت دوبعدي، -5 توزیع دما در یک کانال، -6 توزیع فشار و سرعت در یک کانال، -7 جریان حفره39، -8 جریان اطراف ایرفویل، که در مجموع مباحث مورد بررسی در دینامیک سیالات عددي 1 و 2 را پوشش می دهند.
مدلسازي ترم جابجایی
در این بخش، هدف بررسی چند روش مدل سازي ترم جابجایی می باشد. ترم جابجایی از آن جهت که معرف فیزیک جریان است از اهمیت زیادي برخوردار است تا جایی که تفاوت تمامی روش هاي موجود در دینامیک سیالات عددي در نحوه مدلسازي همین ترم جابجایی می باشد. به عبارت دیگر، اغلب خطاهاي ایجاد شده در الگوریتم هاي مختلف از مدلسازي نامناسب ترم جابجایی نشأت می گیرد.
