این دوره جامع، شما را با مفاهیم پیشرفته و کاربردی دینامیک سیالات محاسباتی آشنا می‌سازد و مهارت‌های لازم برای تحلیل‌های پیچیده را در اختیار شما قرار می‌دهد. مهم‌ترین اهداف یادگیری عبارتند از:

• تسلط بر روش‌های عددی پیشرفته برای حل معادلات ناویر-استوکس، شامل schemes discretization مرتبه بالا که دقت و پایداری شبیه‌سازی‌ها را بهبود می‌بخشند.
• درک عمیق از مدل‌سازی آشفتگی (Turbulence Modeling) و کاربرد مدل‌های مختلف نظیر RANS (k-epsilon, k-omega), LES (Large Eddy Simulation) و DNS (Direct Numerical Simulation) در شبیه‌سازی جریان‌های آشفته و پرنوسان.
• شناخت و پیاده‌سازی مدل‌های جریان‌های چندفازی (Multiphase Flows) مانند مدل‌های اولری-اولری (Eulerian-Eulerian)، VOF (Volume of Fluid) برای رابط‌های سیال-سیال و DPM (Discrete Phase Model) برای ذرات گسسته در فاز پیوسته، که در صنایع شیمیایی و نفت و گاز کاربرد فراوان دارند.
• اصول و کاربردهای انتقال حرارت هم‌زمان (Conjugate Heat Transfer) بین سیال و جامد و همچنین مدل‌های انتقال حرارت تابشی (Radiation Models) برای سیستم‌های با دمای بالا.
• تکنیک‌های شبکه‌بندی پیشرفته (Advanced Meshing) شامل شبکه‌های هگزا، پلی‌هدرال، تترا و هیبرید، و روش‌های شبکه‌بندی تطبیقی (Adaptive Meshing) و بهینه‌سازی کیفیت شبکه برای دقت بالاتر و کاهش زمان محاسبات.
• توانایی تحلیل نتایج و اعتبارسنجی (Validation) و صحت‌سنجی (Verification) شبیه‌سازی‌ها برای اطمینان از دقت و قابلیت اعتماد مدل‌ها در مقایسه با داده‌های تجربی یا تحلیلی.
• کاربرد عملی نرم‌افزارهای تجاری و متن‌باز رایج در CFD (مانند Ansys Fluent و OpenFOAM) از طریق پروژه‌های عملی و مطالعات موردی واقعی.
• توسعه عملکرد‌های تعریف شده توسط کاربر (UDFs) برای سفارشی‌سازی مدل‌ها و شرایط مرزی در نرم‌افزارهای تجاری و انعطاف‌پذیری بیشتر در شبیه‌سازی.

با تکمیل موفقیت‌آمیز این دوره، شما از مزایای چشمگیری بهره‌مند خواهید شد که مسیر شغلی و پژوهشی شما را در حوزه مهندسی متحول می‌کند:

• افزایش قابلیت استخدام و تقاضای شغلی: مهارت‌های پیشرفته CFD در صنایع مختلفی نظیر هوافضا، خودروسازی، نفت و گاز، انرژی‌های تجدیدپذیر، مهندسی پزشکی، فرآیندهای شیمیایی و HVAC (گرمایش، تهویه، تهویه مطبوع) بسیار مورد تقاضا هستند و شما را به یک کاندیدای برجسته تبدیل می‌کنند.
• توانایی حل مسائل پیچیده مهندسی: قادر خواهید بود تا مشکلات واقعی و چالش‌برانگیز مهندسی را که نیازمند تحلیل دقیق جریان سیالات و پدیده‌های مرتبط هستند، به طور موثر حل و بهینه‌سازی کنید.
• کاهش هزینه‌ها و زمان طراحی و توسعه: با استفاده از شبیه‌سازی‌های CFD، می‌توان نیاز به نمونه‌سازی فیزیکی گران‌قیمت را کاهش داد و فرآیند طراحی، آزمایش و بهینه‌سازی محصولات و سیستم‌ها را به طرز چشمگیری تسریع بخشید.
• پیشرفت در حوزه پژوهش و توسعه: این دوره ابزارهای لازم برای انجام تحقیقات پیشرفته، نگارش مقالات علمی و انجام پروژه‌های دکترا و پسادکترا در زمینه دینامیک سیالات و کاربردهای آن را فراهم می‌کند.
• درک عمیق‌تر مفاهیم نظری و عملی: نه تنها نحوه استفاده از نرم‌افزارها را به صورت کاربردی می‌آموزید، بلکه از مبانی نظری و اصول ریاضی پشت روش‌های عددی و مدل‌سازی نیز درک عمیقی پیدا می‌کنید که به شما امکان می‌دهد با اطمینان و بینش بیشتر کار کنید.
• شبکه‌سازی حرفه‌ای: با شرکت در پروژه‌ها، بحث‌ها و انجمن‌های مرتبط با دوره، می‌توانید با همکاران و متخصصان دیگر در این حوزه ارتباط برقرار کرده و فرصت‌های جدیدی را کشف کنید.

برای بهره‌مندی حداکثری و درک کامل مطالب این دوره پیشرفته، داشتن دانش و مهارت‌های زیر توصیه می‌شود:

• مبانی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD 1): آشنایی با مفاهیم اولیه CFD، معادلات بقا (بقای جرم، مومنتوم و انرژی)، روش‌های گسسته‌سازی پایه (مانند تفاضل محدود) و اصول حلگرها و شبکه‌بندی اولیه.
• مکانیک سیالات: درک قوی از اصول مکانیک سیالات، از جمله جریان‌های لایه‌ای و آشفته، لایه مرزی، مفاهیم فشار و سرعت، و معادلات ناویر-استوکس در فرم دیفرانسیلی و انتگرالی.
• روش‌های عددی: آشنایی با مفاهیم پایه‌ای روش‌های عددی مانند تفاضل محدود، حجم محدود، و توانایی حل دستگاه‌های معادلات خطی و غیرخطی.
• ریاضیات مهندسی: دانش کافی در جبر خطی، حساب دیفرانسیل و انتگرال (چندمتغیره)، و معادلات دیفرانسیل جزئی (PDEs) که پایه و اساس معادلات حاکم در CFD هستند.
• برنامه‌نویسی (اختیاری اما بسیار مفید): آشنایی با یک زبان برنامه‌نویسی مانند پایتون (Python) یا C++ می‌تواند در درک ساختار UDFها و سفارشی‌سازی‌های پیشرفته‌تر کمک‌کننده باشد.
• آشنایی مقدماتی با نرم‌افزارهای CFD: تجربه کار با حداقل یک نرم‌افزار CFD (مثلاً Ansys Fluent یا OpenFOAM) در سطح مقدماتی و توانایی انجام یک شبیه‌سازی ساده.

این دوره به صورت ماژولار و ساختاریافته طراحی شده تا شما را به صورت گام به گام با پیچیدگی‌های CFD آشنا کند:

• ماژول 1: مروری بر مبانی و گسسته‌سازی پیشرفته:
  • یادآوری معادلات حاکم بر جریان سیالات و مفاهیم پایه‌ای CFD.
  • بررسی و مقایسه روش‌های گسسته‌سازی مرتبه بالا (High-Order Discretization Schemes) و تاثیر آنها بر دقت و پایداری حل.
  • تحلیل پایداری و دقت روش‌های عددی در حل معادلات دیفرانسیل جزئی.
• ماژول 2: مدل‌سازی آشفتگی (Turbulence Modeling):
  • مقدمه‌ای جامع بر آشفتگی و اهمیت آن در شبیه‌سازی‌های واقعی.
  • مدل‌های RANS (Reynolds-Averaged Navier-Stokes): بررسی دقیق مدل‌های k-epsilon، k-omega، RNG k-epsilon و Realizable k-epsilon و کاربردهای آنها.
  • مفاهیم و کاربردهای شبیه‌سازی گردابه‌های بزرگ (LES) و شبیه‌سازی مستقیم (DNS) برای تحلیل جریان‌های پیچیده.
  • راهنمایی برای انتخاب مدل آشفتگی مناسب برای کاربردهای مختلف صنعتی و پژوهشی.
• ماژول 3: جریان‌های چندفازی (Multiphase Flows):
  • طبقه‌بندی جریان‌های چندفازی و معرفی پدیده‌های مرتبط.
  • مدل‌های اولری-اولری (Eulerian-Eulerian) برای شبیه‌سازی فازهای جداگانه و برهم‌کنش آنها.
  • مدل VOF (Volume of Fluid) برای ردیابی رابط‌های سیال-سیال و کاربرد آن در مسائل سطح آزاد.
  • مدل DPM (Discrete Phase Model) برای شبیه‌سازی حرکت ذرات گسسته (قطرات، حباب‌ها، ذرات جامد) در فاز پیوسته.
• ماژول 4: انتقال حرارت و تابش:
  • بررسی عمیق انتقال حرارت هم‌زمان (Conjugate Heat Transfer) بین سیال و جامد و کاربردهای آن در خنک‌کاری قطعات الکترونیکی و موتورها.
  • آشنایی با مدل‌های انتقال حرارت تابشی (Radiation Models) و شبیه‌سازی آنها در محیط‌های با دمای بالا (مانند کوره‌ها و احتراق).
  • کاربردهای عملی در طراحی مبدل‌های حرارتی و سیستم‌های انرژی.
• ماژول 5: شبکه‌بندی پیشرفته (Advanced Meshing):
  • تکنیک‌های تولید شبکه ساختاریافته و بی‌ساختار و مزایا و معایب هر یک.
  • بررسی انواع شبکه‌ها: هگزا، تترا، پلی‌هدرال و شبکه‌های هیبرید.
  • اصول و کاربردهای شبکه‌بندی تطبیقی (Adaptive Meshing) و پالایش شبکه (Mesh Refinement) برای بهبود دقت در مناطق حساس جریان.
  • اهمیت کیفیت شبکه (Quality Mesh) بر دقت و پایداری نتایج شبیه‌سازی.
• ماژول 6: شرایط مرزی و توابع تعریف شده توسط کاربر (UDFs):
  • آموزش اعمال و تعریف شرایط مرزی پیچیده در شبیه‌سازی‌های CFD.
  • نوشتن و کامپایل کردن UDFها (User-Defined Functions) در نرم‌افزارهایی مانند Fluent برای سفارشی‌سازی مدل‌ها، خصوصیات سیال، شرایط مرزی و منابع.
• ماژول 7: پس‌پردازش و تحلیل نتایج:
  • تفسیر و تجسم نتایج شبیه‌سازی به کمک ابزارهای پس‌پردازش پیشرفته.
  • روش‌های نمایش داده‌ها (کنتور، وکتور، خطوط جریان، نمودارها) و استخراج اطلاعات کلیدی.
  • صحت‌سنجی و اعتبارسنجی نتایج با داده‌های تجربی یا تحلیلی برای اطمینان از اعتبار مدل.
• ماژول 8: پروژه‌های عملی و مطالعات موردی:
  • شبیه‌سازی جریان آشفته حول یک ایرفویل برای تحلیل نیروی برا و پسا.
  • مدل‌سازی جریان دوفازی (آب و هوا) در یک مبدل حرارتی یا راکتور.
  • شبیه‌سازی جریان خون در عروق و تحلیل تنش برشی دیواره برای کاربردهای بیومدیکال.
  • پروژه‌های عملی برای کاربردهای صنعتی واقعی و چالش‌های مهندسی.