توضیحات
آموزش ویدیویی پروژه محاسبه توان مورد نیاز خودروهای تویوتا و فورد در نرم افزار EES+فایل های پروژه
شرح پروژه:
در این پروژه آموزش ویدیویی کدنویسی و تجزیه و تحلیل محاسبه توان مورد نیاز خودروهای تویوتا و فورد در نرم افزار EES انجام شده است. روابط مورد نیاز با کدنویسی در نرم افزار EES حل شده اند. در این پروژه علاوه بر آموزش ویدیویی پروژه محاسبه توان مورد نیاز خودروهای تویوتا و فورد در نرم افزار EES، فایل های پروژه و گزارش فارسی را نیز دریافت خواهید کرد.
مدت فیلم آموزشی: 28 دقیقه
**توجه**
**تمامی فیلم های آموزشی با کیفیت بالا و بدون رکورد صدا توسط پژوهشگران مجموعه انسیس سی اف دی ضبط و تهیه شده اند**
مدلسازی در نرم افزار EES:
نرم افزار Engineering Equation Solver یا به اختصار EES یک نرم افزار جامع در زمینه حل معادلات مختلف می باشد که می تواند هزاران معادله غیرخطی جبری و دیفرانسیلی را به صورت عددی و همزمان حل کند. این نرم افزار به طور مخفف EES نامیده می شود. از قابلیت های این نرم افزار می توان به حل معادلات دیفرانسیلی و انتگرالی، بهینه سازی، آنالیز عدم قطعیت، تبدیل واحدها و تولید نمودارهای باکیفیت جهت استفاده های مختلف اشاره نمود. یکی از ویژگی های اصلی نرم افزار EES وجود پایگاه داده های دقیقی از خواص انتقالی و ترمودینامیکی برای صدها ماده مختلف می باشد که امکان استفاده به همراه قابلیت حل معادلات را دارا می باشد. به عنوان مثال جداول خواص برای مواد مختلف در نرم افزار EES موجود می باشد که می توان با داشتن دو خاصیت مستقل برای مواد، هر خاصیت مجهول مورد نظر از قبیل آنتالپی، آنتروپی و غیره را بدست آورد.
نرم افزار EES قابلیت خواندن برنامه های نوشته شده در زبان های برنامه نویسی Pascal، C، و Fortran را دارد. همچنین بسیاری از توابع ترمودینامیکی و توابع درونی ریاضی در نرم افزار EES وجود دارند که در محاسبات مهندسی در زمینه ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت مفید می باشند. با استفاده از جداول پارامتریک در نرم افزار EES که یکی از مفیدترین بخش های این نرم افزار است می توان مطالعات پارامتریک را انجام داد. با وارد نمودن مقادیر متغیرهای مستقل در این جدول، مقادیر متناظر متغیرهای وابسته محاسبه می گردند و درنتیجه می توان رابطه میان پارامترهای مختلف در این جدول را به صورت نمودار نمایش داد.
پس از شناخت مسئله مورد بررسی و تجزیه و تحلیل آن، بایستی معادلات مربوط به مسئله را استخراج نموده و این معادلات را به زبان نرم افزار EES بنویسیم و در ادامه آنالیز مسئله، متغیرها و واحدهای احتمالی مربوط به آنها را مشخص نماید. اگر مراحل مذکور با دقت لازم و به درستی انجام پذیرد با اولین اجرا در نرم افزار EES جواب صحیح برای مسئله مشخص می گردد و درصورتیکه با اولین اجرا در نرم افزار EES به دلیل وجود معادلات پیشرفته کاربر موفق به دستیابی به جواب صحیح برای مسئله نگردد بایستی از روش سعی و خطا استفاده کند و اقدام به حدس و واردکردن مقادیر برای برخی از متغیرها نماید که در چنین حالتی امکان دستیابی به جواب صحیح برای مسئله افزایش خواهد یافت. ابتدایی ترین امکاناتی که این نرم افزار ارائه می دهد حل دستگاه معادلات جبری است. از دیگر توانایی های آن می توان به حل معادلات دیفرانسیل، حل معادلات با توابع مختلط، بهینه سازی تقریب خطی و غیرخطی داده ها، برازش و رسم نمودارهای خواص مواد اشاره نمود. دو تفاوت عمده بین این نرم افزار و برنامه های دیگر حل عددی معادلات وجود دارد: نخست اینکه نرم افزار EES معادلاتی که باید به صورت همزمان در یک گروه مشخص حل شوند را به خودی خود تشخیص می دهد.
دوم اینکه بسیاری از توابع ریاضی و ترموفیزیکی را به صورت ذخیره شده در خود دارد که برای محاسبات مهندسی بسیار مفید و کارساز می باشند. برای مثال جداول بخار ارائه شده به گونه ای است که هریک از خواص ترمودینامیکی می تواند با استفاده از یک تابع داخلی که در EES وجود دارد فراخوانی شده و با استفاده از هر دو خاصیت معلوم دیگر بخار بدست می آید. همین قابلیت برای بسیاری از مبردهای ارگانیک ارائه شده است. آمونیاک، متان، دی اکسیدکربن و بسیاری از سیالات دیگر و جداول هوا نیز به صورت داخلی در این نرم افزار ذخیره شده اند. خواص بسیاری از گازها در EES ذخیره شده است. توابع ریاضی و ترمودینامیکی ذخیره شده در نرم افزار EES گسترده است اما امکان آن نیست که همه نیازهای تمامی کاربرها را کاملاً تأمین نماید. از اینرو برنامه این امکان را به کاربر می دهد که تابع موردنظر خود را با رابطه خاصی مشخص نماید و به سه روش در برنامه وارد کند.
نخست اینکه مقادیر مختلف یک متغیر می توانند در جدولی ذخیره گردند و هریک از این داده ها در حل دستگاه معادلات در هر دوره حل بکار روند. همچنین امکان میانیابی و برازش منحنی در جدول متغیرهای ورودی وجود دارد. دوم اینکه توابعی که توسط کاربر به صورت مجزا تعریف شوند مانند آنچه در زبان های برنامه نویسی پاسکال، فرترن وجود دارند می توانند در نرم افزار EES نیز استفاده شوند. همچنین این امکان در نرم افزار EES وجود دارد که مدول هایی که توسط کاربر نوشته شده اند و خودشان شامل برنامه EES دیگری می شوند توسط یک برنامه EES دیگر در دسترس قرار گیرند. توابع، پروسیجرها و مدول ها می توانند به عنوان فایل در کتابخانه EES ذخیره شوند و هنگامیکه نرم افزار EES بارگذاری می گردد آنها نیز درحافظه به صورت خودبخو بارگذاری می شوند. سوم اینکه توابع و پروسیجرها کامپایل شده که تحت یک زبان سطح بالا مانند پاسکال، C یا فرترن نوشته شده باشند می توانند به صورت دینامیک به برنامه EES متصل گردند. با استفاده از این سه روش گستردگی عملیاتی استفاده از توابع در برنامه بیش از پیش کامل می شود. همچنین میتوان حدود جواب های خروجی را طوری معین نمود که چنانچه جواب برنامه خارج از این حدود باشد، پاسخ برنامه ظاهر نشود. و می توان برای هر ماده، نمودار هریک از پارامترهای خواص مواد را در برابر دیگری رسم کرد. در عین حال این برنامه به ما امکان می دهد که یک متغیر را برحسب متغیر مستقل دیگر در نموداری رسم نماییم.
همچنین این نرم افزار برای طراحی مسائلی که در آن بررسی یک یا چند پارامتر بر روی یک پدیده موردنظر باشد مفید است. با جداول صفحه گسترده پارامتری که قابل ایجاد است این امر امکانپذیر شده است و EES مقادیر توابع وابسته را در جدول محاسبه خواهد کرد. EES همچنین قابلیت پردازش داده های تجربی را به صورتیکه بتوان رفتار یک پدیده را در سایر حالات تخمین زد به کاربر می دهد. زبان برنامه نویسی این نرم افزار آنقدر ساده می باشد که یک کاربر تازه وارد به راحتی می تواند آن را بیاموزد و به سادگی برای حل مسائل از آن استفاده کند. توانایی های این نرم افزار بسیار گسترده می باشد. بانک اطلاعاتی وسیع خواص ترمودینامیکی ذخیره شده در این نرم افزار برای حل مسائل در ترمودینامیک، مکانیک سیالات و انتقال حرارت بسیار مفید می باشد. همچنین نرم افزار EES برای حل بسیاری از مسائل کاربردی عملی نرم افزار مناسبی می باشد. در نرم افزار EES علاوه بر حل معادلات ترمودینامیکی بسیاری از معادلات جبری و رسم منحنی و مسائل مربوط به بهینه سازی را نیز دارا می باشد. این نرم افزار قادر است معادلاتی که بایستی بایکدیگر حل شوند را در حالت بهینه حل نماید. قابلیت تحلیل و تشخیص چگونگی و نوع معادلات بصورت خودکار توسط این نرم افزار صورت می گیرد. در این نرم افزار توابع مربوط به سیالات و ترمودینامیک نیز وجود دارند. امکان ریپورت کردن داده های یک مسئله به صورت جدول در این نرم افزار وجود دارد. داده ها و اطلاعات از نرم افزارهای دیگر همچون زبان های برنامه نویسی فرترن نیز وجود دارد. با استفاده از نرم افزار EES می توان یک جدول برای پارامترها درنظرگرفت و تاثیر آنها را بر روی معادلات و سایر متغیرها مشاهده نمود.
شرح پروژه:
در این پروژه کدنویسی و تجزیه و تحلیل محاسبه توان مورد نیاز خودروهای تویوتا و فورد در نرم افزار EES انجام شده است. روابط مورد نیاز با کدنویسی در نرم افزار EES حل شده اند.
توان مورد نیاز خودرو:
دو نیروی اصلی که با حرکت خودرو بر روی سطح جاده مقابله می کنند عبارتند از مقاومت غلتشی تایرها (Fr) و نیروی پسای(درگ) آیرودینامیکی بر روی خودرو(Fd) می باشند. مقاومت غلتشی تایرها معادل است با حاصلضرب ضریب بی بعد مقاومت غلتشی(f) و وزن خودرو(W) می باشد که به صورت زیر بیان می شود:
نیروی پسای آیرودینامیکی خودرو مطابق رابطه زیر تعریف می شود:
در رابطه مذکور Af مساحت جلوی خودرو است، rho چگالی هوا است، و V سرعت خودرو می باشد.
نمونه نتایج:
