نرم افزار comsol – بررسی و کاربردهای کامسول
نرم افزار comsol مولتی فیزیکس یک نرم افزار تخصصی با کاربری چندگانه است که در زمینه‌های مختلف مهندسی، طراحی و تولید و همچنین تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نرم افزار قابلیت ساخت مدل‌های شبیه‌سازی شده مختلف را در اختیار شما قرار می‌دهد.
نرم افزار Comsol چیست؟
کامسول ابتدا در سال ۱۹۸۶ توسط گروهی از دانشجویان در سوئد ساخته شد و تا سال ۲۰۰۵ نیز تحت عنوان فملب در دسترس کاربران قرار داشت. کامسول از محبوب‌ترین برنامه‌های حل مسئله و شبیه‌سازی است. در برنامه COMSOL Multiphysics شما علاوه بر ساخت مدل امکان مدیریت آن‌ها را هم در اختیار دارید و به تمام ابزارهای لازم برای شبیه‌سازی مدل در دنیای واقعی و همچنین پردازش آن و برطرف کردن مشکلات احتمالی دسترسی خواهید داشت. برای مثال با کمک این برنامه قادر خواهید بود مدل‌هایی بسازید که با چالش‌های مختلفی که در دنیای واقعی با آن‌ها روبه‌رو هستند سازگاری داشته باشند و به‌درستی عمل کنند. درصورت علاقه به یادگیری صفر تا صد نرم افزار کامسول می‌توانید با استفاده از مجموعه آموزش‌های فرادرس، کار با آن را یاد بگیرید:
مزایای نرم افزار comsol
- بیشترین کاربرد نرم افزار کامسول در طراحی و شبیه‌سازی پروژه‌های برق، شیمی، فیزیک، نجوم و مکانیک است. همچنین از آنجایی که برنامه با دیگر برنامه‌های مهندسی‌محور مثل سالیدورکس، اینونتور و غیره سازگاری دارد به راحتی می‌توان پروژه‌های ساخته شده در آن برنامه‌ها را نیز به کامسول اضافه و آن‌ها را شبیه‌سازی کرد.
- این برنامه به شما این امکان را می‌دهد تا مشکلات مهندسی محصولات مختلف را شناسایی و آن‌ها را برطرف کنید. به این ترتیب می‌توانید مدت زمان توسعه و تولید یک محصول را کاهش داده و نمونه‌های اولیه را با هزینه کمتری تولید کنید. این برنامه یکی از برنامه‌های پیشگام در زمینه نرم‌افزارهای حل مسئله و شبیه‌ساز مهندسی بوده است.
- افزون بر این، با کمک این برنامه می‌توانید معادلات مختلف از جمله معادلات دیفرانسیل را به روش المان محدود در محیط‌های ۱ یا ۲ یا ۳ بعدی حل کنید. همچنین با کمک فرمول‌های پیش‌فرض برنامه هم می‌توان برای شبیه‌سازی‌هایی در زمینه‌های انتقال حرارت یا برق، نفوذ مولوکول، انتشار موج و غیره استفاده کرد.
- البته نکته‌ای که باید به آن توجه داشته باشید این است که این برنامه نیاز به یک سیستم قدرتمند دارد. بخصوص اگر بخواهید از نهایت پتانسیل آن و همچنین امکانات بسیار زیادی که در اختیار شما قرار می‌دهد استفاده کنید. شبیه‌سازی‌های ۳ بعدی و پیچیده‌ای که این برنامه قادر به طراحی و اجرای آن‌هاست، آنقدر سنگین هستند که اگر سیستم بروز و قدرتمندی نداشته باشید، استفاده از برنامه برایتان مشکل خواهد بود.
- اما در صورتی که یک سیستم خوب داشته باشید و با مبانی اولیه شبیه‌سازی‌های مختلف هم آشنا باشید، کامسول می‌تواند بهترین همراه شما باشد. شاید گمان کنید که استفاده از برنامه کار مشکلی است اما رابط کاربری آن خیلی پیچیده نیست و اگر مدتی از آن استفاده کنید می‌توانید با بیشتر گزینه‌ها و ابزارهایی که در اختیار شما قرار دارد آشنا شوید و شبیه‌سازی‌هایی که نیاز دارید را طراحی و اجرا کنید.
- گذشته از امکاناتی که نرم افزار comsol در اختیار شما قرار می‌دهد، این برنامه قابل نصب در پلتفرم‌های مختلف نیز هست و می‌توانید آن را در ویندوز، لینوکس و مک نیز نصب کنید و از این جهت محدودیتی نخواهید داشت. به همین دلیل هم این برنامه از سوی بسیاری از شرکت‌های مهندسی به عنوان نرم‌افزار جامع برای شبیه‌سازی پروژه‌های مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد چرا که کارکنان بدون درنظر گرفتن کامپیوترها و لپ‌تاپ‌های شخصی‌شان می‌توانند کامسول را روی سیستم خود نصب کرده و از آن استفاده کنند.
نقاط ضعف نرم افزار کامسول
نرم افزار COMSOL با وجود مزایا و کاربردهای مختلفی که دارد، مانند تمام برنامه‌ها و بخصوص برنامه‌های تخصصی، نقاط ضعفی هم دارد. اولین موردی که احتمالا توجه شما را به خود جلب می‌کند قیمت بالای برنامه است. نسخه پایه کامسول با قیمت ۱۶۹۵ دلار به فروش می‌رسد و این تازه نسخه پایه است. برای خرید ماژول‌های اضافی مربوط به برق، مکانیک، سیالات باید هزیه اضافی از حدود ۸۰۰ تا ۲ هزار دلار اضافی پرداخت کنید. به همین خاطر در ایران اکثر کاربران قید خریداری لایسنس این برنامه را می‌زنند و از نسخه‌های کرک شده استفاده می‌کنند. حتی در خارج از کشور نیز این برنامه با این قیمت بیشتر برای شرکت‌ها و سازمان‌ها مقرون به‌صرفه است و کمتر بصورت تکی بفروش می‌رسد.
با این حال اگر تابحال از این برنامه یا برنامه‌های مشابه آن استفاده نکردید بهتر است ابتدا آموزش‌ها و دوره‌های مربوط به آن را بگذرانید. فرادرس یکی از گزینه‌هایی است که می‌توانید برای آشنایی و آموزش این برنامه درنظر داشته باشید. با گذراندن آموزش‌های مربوط به کامسول هم می‌توانید با سرعت بیشتری با محیط آن آشنا شوید و هم با تمام امکانات و قابلیت‌هایی که این نرم افزار در اختیار شما قرار می‌دهد آشنا شوید.
مورد بعدی مانند اکثر برنامه‌های شبیه‌سازی، سنگین بودن برنامه است. بسته به نوع استفاده شما و شبیه‌سازی‌هایی که می‌خواهید ترتیب بدهید، همانطور که بالاتر هم گفتیم، به یک سیستم نسبتا قدرتمند نیاز دارید تا بتواند نیازهای این برنامه را تامین کند. در غیر این صورت، استفاده از برنامه مشکل می‌شود و ممکن است مدت قابل توجهی منتظر پردازش شدن پروژه‌ها و شبیه‌سازی‌های خودتان بمانید چرا که بسیاری از معادلات و پردازش‌های مورد نیاز برای یک شبیه‌سازی همگی بصورت همزمان با هم انجام می‌شوند و در این حالت نیز هرچقدر شبیه‌سازی شما پیچیده‌تر باشد، فشار بیشتری به سیستم وارد شده و در نتیجه ممکن است دچار لگ و یا کرش کردن شوید.
برای مثال حتی با پردازنده کور آی ۷ و ۱۶ گیگابایت رم هم ممکن است به مشکل بخورید و برخی شبیه‌سازها بیش از ۲ ساعت برای کامل شدن زمان ببرند. از همین رو قبل از استفاده از کامسول مطمئن شوید که سیستم شما از پس اجرا و پردازش این برنامه برمی‌آید. در حال حاضر پردازنده‌های نسل یازده و دوازده اینتل یا پردازنده‌های ام ۱ اپل بهترین انتخاب برای چنین برنامه‌های سنگینی هستند. البته اگر قصد اجرای این برنامه با پردازنده ام ۱ را دارید حتما نسخه شماره ۶ آن را نصب کنید چرا که نسخه‌های ماقبل آن از این پردازنده پشتیبانی نمی‌کنند. سایر نقاط ضعف نرم افزار کامسول به شرح زیر است:
- علاوه بر این کارت گرافیک هم اهمیت زیادی دارد. سازندگان برنامه توصیه می‌کنند تا جای ممکن از پردازنده‌های گرافیکی انویدیا یا ای ام دی استفاده کنید. هرچقدر که حافظه وی رم گرافیک شما بالاتر باشد می‌توانید مدل‌های پیچیده‌تری را شبیه‌سازی کنید. به همین خاطر توصیه می‌شود از حداقل گرافیک آر تی ایکس سری ۳۰ انویدیا یا رادئون پرو دبلیو ایکس ۳۱۰۰ استفاده کنید.
- اگر سیستم خیلی قدرتمندی ندارید و می‌خواهید مدل‌های پیچیده بسازید، بهتر است لایسنس شبکه برنامه را هم خریداری کنید. با کمک این لایسنس می‌توانید پردازش‌های مورد نیازتان را با کمک سرورهای برنامه و بصورت ابری انجام دهید تا کارت گرافیک شما فقط وظیفه نمایش مدل را برعهده داشته باشد. البته مشکل اینجاست که قیمت این لایسنس هم خیلی ارزان نیست.
- مورد بعدی که ممکن است از دید خیلی از کاربران از مزیت‌های برنامه هم باشد، کنترل زیادی است که برنامه برای تعریف پارامترهای مختلف در اختیار شما قرار می‌دهد. در کامسول می‌توانید تقریبا همه چیز را خودتان تعریف کنید. این مورد برای خیلی از کاربران مفید است اما در عوض سبب می‌شود استفاده از برنامه برای کسانی که خیلی در این زمینه حرفه‌ای نیستند هم مشکل شود چرا که تنظیمات و گزینه‌های فروانی پیش روی شما است و اگر از قبل با آن‌ها آشنا نباشید برایتان گیج‌کننده و بی‌معنی هستند. درست مثل زمانی که برای اولین بار فتوشاپ را باز می‌کنید و با انبوهی از گزینه‌های مختلف مواجه می‌شوید. با این تفاوت که در اینجا کار مشکل‌تر است چرا که هرکدام از پارامترها و ابزارهایی که در اختیار شما قرار دارد، روی شبیه‌سازی و مدل‌سازی پروژه تاثیرگذار هستند و می‌توانند نقش پررنگی ایفا کنند.
- اگر با نحوه کار با آن‌ها آشنا نباشید به مشکل برمی‌خورید و شبیه‌سازی شما کلا غیرقابل استفاده خواهد شد. درست برعکس فتوشاپ که می‌توانید ساعت‌ها با یک تصویری که از اینترنت دانلود کرده‌اید تمرین کرده و با گزینه‌ها و امکانات مختلف و همچنین طرز کار آن‌ها آشنا شوید. البته اگر قبلا تجربه کار با برنامه‌های مهندسی مثل سالیدورکس را داشته باشید بعید است به مشکل بزرگی بربخورید و می‌توانید ظرف چند ساعت با امکانات برنامه آشنا شوید. به همین دلیل است که اگر قبلا با این برنامه‌ها سر و کار نداشتید، بهتر است ابتدا آموزش‌ها و دوره‌های مربوط به آن را بگذرانید.
- مورد مهم بعدی در باره نرم افزار COMSOL این است که قبل از هر شبیه‌سازی باید ابتدا بصورت گسترده در مورد موضوع موردنظرتان تحقیق کنید و با جنبه‌های مختلف آن آشنا باشید. هنگام شبیه‌سازی و ساخت مدل باید هر فرمول را بصورت دستی وارد کنید و البته با فرمول‌هایی هم که می‌خواهید استفاده کنید آشنا باشید. برنامه در این زمینه هم کمک زیادی به شما نمی‌کند و همه چیز برعهده دانشی است که از پروژه و معادلات مربوط به آن دارید.
سیستم مورد نیاز برنامه کامسول
برخلاف اکثر برنامه‌ها، سازندگان کامسول سیستم مشخصی را برای استفاده از این برنامه اعلام نکردند. به گفته آن‌ها با توجه به گستردگی برنامه و موارد استفاده آن و همچنین پیشرفت‌های روز افزونی که در زمینه سخت‌افزار و نرم‌افزار حاصل می‌شود، نمی‌توان یک سیستم واحد را برای تمام استفاده‌ها پیشنهاد کرد.
با این حال به گفته آن‌ها مهم‌ترین قطعه در هنگام استفاده از کامسول رم است. شما باید به اندازه کافی رم داشته باشید تا بتوانید مدل‌های بزرگ و پیچیده را شبیه‌سازی کنید. در غیر این صورت سرعت برنامه به اندازه قابل توجهی کاهش پیدا می‌کند، حتی اگر بهترین پردازنده و گرافیک را روی سیستم داشته باشید.
به گفته سازندگان برنامه، بهترین کار برای اینکه بدانید چقدر رم نیاز دارید، شبیه‌سازی پروژه‌ها و مدل‌های کوچکتری با همان فیزیک‌هایی است که قصد دارید از آن‌ها در مدل‌های اصلی و گسترده‌تر خود استفاده کنید. با اینکار می‌توانید حجم استفاده از رم را زیرنظر گرفته و سپس میزان رم مورد نیازتان را پیش‌بینی کنید. البته از آنجایی که هر نوع مدل به میزان رم متفاوتی نیاز دارد باید این فرایند را برای مدل‌های مختلف هم تکرار کنید.
مورد مهم بعدی پردازنده است. همانطور که می‌دانید پردازنده‌های گران‌قیمت و رده‌بالای اینتل و ای ام دی مثل سری زئون طلایی و اپیک، قابلیت اتصال به پردازنده‌های اضافی را دارند و به این ترتیب می‌توان در یک سیستم از مثلا ۲ پردازنده مجزا استفاده کرد. چنین سیستمی، سیستم ایده‌آل برای کامسول است. بخصوص اگر به میزان قابل توجهی رم نیاز داشته باشید، باید پردازنده‌ای در سیستم نصب شده باشد که بتواند از تمام حجم رم کامپیوتر استفاده کند. البته در اینجا هم همه چیز به استفاده شما بستگی دارد. مدل‌های بزرگ و پیچیده برای مثال، با سیستم‌هایی که چند پردازنده داشته باشند با سرعت بیشتری پردازش می‌شوند.
این پردازنده‌ها، بهترین نمونه‌هایی هستند که برای استفاده در برنامه می‌توانید خریداری کنید. پردازنده‌های میان رده مثل اینتل زئون دبلیو یا ای ام دی تردریپر از قابلیت اتصال به یک پردازنده دیگر پشتیبانی نمی‌کنند ولی سرعت کلاک و تعداد هسته‌های آن‌ها قابل مقایسه با پردازنده‌های رده‌بالا است.
پردازنده‌های رده‌پایین مثل زئون ای نیز امکان اتصال به دیگر پردازنده‌ها را ندارند و البته حداکثر رمی که پشتیبانی می‌کنند هم محدود است. این پردازنده‌ها به نسبت به مدل‌های بالا انتخاب مناسبی برای اجرای چند شبیه‌سازی بصورت همزمان نیستند اما با سرعت بالایی شبیه‌سازهای تکی را پردازش و حل می‌کنند.
این پردازنده‌ها مثل سری زئون، پردازنده‌های بسیار گرانی هستند که برای استفاده در همین برنامه‌ها مثل کامسول طراحی و ساخته شدند و استفاده‌ای برای کاربران عادی ندارند. سایر پردازنده‌ها مثل سری‌های کور اینتل مدل‌هایی دارند که از نظر قدرت پردازشی و تعداد هسته‌ها با سری زئون برابری می‌کنند ولی اگر بهترین عملکرد ممکن را بخواهید بهتر است به سراغ سری زئون اینتل و اپیک و تردریپر ای ام دی بروید.
سخن پایانی نرم افزار COMSOL
نرم افزار کامسول جزو برترین برنامه‌های مهندسی، مدل‌سازی و شبیه‌سازی پیشرفته است که در سرتاسر جهان از سوی کاربران و شرکت‌های مطرح زیادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این برنامه همانطور که توضیح دادیم، امکانات و قابلیت‌های متنوعی دارد که می‌توانند به بیشتر نیازهای شما در پروژه‌های مختلف مهندسی، برق، شیمی و … پاسخ دهند. با این حال مانند بیشتر نرم‌افزارهای تخصصی، برای آنکه بتوانید از نهایت پتانسیل این برنامه استفاده و تجربه روان و سریعی از آن داشته باشید، نیاز به یک سیستم قدرتمند و کارآمد دارید تا بتواند مدل‌های پیچیده و بزرگ را پردازش کرده و به سرعت در اختیار شما قرار دهد.
با این حال همانطور که در قسمت بالا هم گفتیم، سیستم مورد نیاز این برنامه بیشتر از همه به نحوه استفاده شما بستگی دارد. درصورتی که قصد استفاده سنگین از کامسول و مدل‌سازی پیشرفته داشته باشید، یک سیستم معمولی نمی‌تواند جوابگوی نیازهای شما باشد و ممکن است ساعت‌ها شما را معطل کند. اما اگر بخواهید مدل‌های ابتدایی و ساده طراحی و شبیه‌سازی کنید با یک سیستم مجهز به کور آی ۷ یا ۹ و البته رم به مقدار کافی، می‌توانید از ویژگی‌ها و امکانات زیادی که برنامه در دسترس شما قرار می‌دهد استفاده کنید.
مورد مهم بعدی مربوط به استفاده از خود نرم افزار comsol است. این برنامه یک برنامه تخصصی است که استفاده از آن نیاز به دانش و مهارت زیادی در زمینه‌های مختلف از فیزیک گرفته تا ریاضیات دارد. به همین خاطر پیش از اینکه از آن استفاده کنید باید به خوبی با موضوعاتی که قصد شبیه‌سازی آن‌ها را دارید آشنایی داشته باشید. افزون بر این از آنجایی که امکانات و قابلیت‌های مختلفی هم در دسترس شما قرار می‌گیرد، باید با رابط کاربری خود برنامه هم آشنایی کافی داشته باشید تا بتوانید از ابزارها، فرمول‌ها و قابلیت‌های متنوع برنامه به سود خود استفاده کنید. به همین خاطر است که قبل از استفاده از کامسول توصیه می‌شود با گذراندن دوره‌های آموزشی مربوط به این نرم افزار در فرادرس، با جنبه‌های مختلف برنامه و طرز کار با آن آشنا شوید:
نظرات