نرم‌افزارهای رشته مهندسی هوا فضا

[toc]

COMSOL یا COMSOLMultiphysics

مجموعه شبیه‌ساز برای حل معادلات دیفرانسیل سیستم‌های غیرخطی توسط مشتق‌های جزئی روش المان محدود در فضاهای 1 و 2 و 3 بعدی و همچنین در طراحی و شبیه‌سازی و مدل‌سازی پروژه‌های مهندسی و پیاده‌سازی الگوریتم‌های عددی پیشرفته و کاربردی کاربرد دارد.

این نرم‌افزار قابلیتی دارد که می‌توان با استفاده از آن، فضای مدل‌سازی و شبیه‌سازی‌شده را با انواع ابزارهای مختلف برای پروژه‌های مکانیکی، الکتریکی، سیالات و هوافضا و شیمی و … بکار برد.

Mentor Graphics Flowmaster

نرم‌افزار کاربردی هوافضا که توسط کمپانی Mentor Graphics توسعه‌یافته است و برای

شبیه‌سازی سیستم‌های حرارتی و سیالی و دستگاه‌های هیدرولیک، سوخت‌رسانی و سیستم‌های جانبی توربین گاز secondary AIR دستگاه مورداستفاده قرار می‌گیرد و در مقابل نرم‌افزارهای GT siut و Them Flow بسیار ساده‌تر و عمومی‌تر است و از مهم‌ترین مزایای رقابتی آن با سایر نرم‌افزارهای مشابه، کوپل آن با نرم‌افزارهایی مانند CFD است.

Oxford ATPL Gas Turbin Engines

نرم‌افزار آموزشی توربین گاز برای آموزش خلبان‌ها در اروپا بر اساس استانداردهای JAA و EASA درزمینهٔ حمل‌ونقل هوایی تدوین‌شده است و علاوه بر آموزش خلبانی هواپیماها به آموزش هلیکوپترها نیز می‌پردازد و همچنین تکنسین‌ها و نیروهای فنی توربین‌های گازی نیز می‌توانند از این نرم‌افزار استفاده کنند.

CF turbo

نرم‌افزاری برای طراحی و شبیه‌سازی توربو ماشین‌ها و ماشین‌های آب با امکان بهبود و اصلاح طرح‌ها

RC CAD

مخفف عبارت Radio control-computer Aided Design است که برای طراحی هواپیماهای مدل رادیو کنترل و رسم طرح‌های آیرودینامیکی کاربرد دارد.

• نرم‌افزار تحلیل هواپیماهای پیشرفته AAA یا Advanced Aircraft Analysy
• انجام محاسبات موردنیاز برای طراحی و تحلیل هواپیماهای پیشرفته. کار با این نرم‌افزار مستلزم تسلط کامل بر مطالب کتاب طراحی هواپیماهای جان راکسم یا همان طراحی هواپیمای اوسکام است.

نرم‌افزارهای MATLAB و NX و CATIA و ANSYS

NX برای طراحی هواپیما، طراحی مدل‌های 3 بعدی با استفاده از مدل‌سازی جامد پارامتریک و ایجاد طرح‌های مکانیکی دقیق کاربرد دارد.

Abaqus

در صنعت خودروسازی، هوافضا و ساخت کالاهای صنعتی کاربرد دارد.

آباکوس نرم افزاری بسیار قدرتمند برای تحلیل و آنالیز اعضا و المان‌های مهندسی در رشته‌های عمران، مکانیک و هوافضا و … است که بر پایه محاسبات المان محدود FEM است. پیدایش آباکوس به سال 1978 برمی‌گردد و اسم آن برگرفته از چرتکه است که در گذشته به‌عنوان ابزار محاسباتی استفاده می‌شده و هدف بزرگ آن شبیه سازی و بررسی رفتار موضوعات صنعتی، قبل از ساخت و اجراست تا خسارت‌های ناشی از عدم بررسی رفتار متقابل و المان بر یکدیگر کاهش یابد.

XFLR5

نرم افزار مفیدی برای آغاز یادگیری هوافضا است و از توانایی‌های آن تحلیل ایر فویل، رسم ایرفویل بصورت اسپلاین، تحلیل باند با نسبت باریک شوندگی و زاویه نصب دلخواه، تحلیل آیرودینامیکی هواپیما و دینامیک پرواز هواپیما است.

همچنین این نرم‌افزار برای تحلیل و آنالیز مدل‌های 2 بعدی و 3 بعدی بکار برده می‌شود تا مهندسان قادر به طراحی و تولید محصولاتی با کیفیت بهتر در زمان کمتری باشند و بتوانند به راحتی بهینه سازی و ضریب اطمینان و ایمنی را در طرح‌هایشان به‌صورت مرحله‌به‌مرحله اعمال کنند.

FLUENT

نرم‌افزاری بر اساس دیدگاه CFD برای مدل کردن جریان سیال و انتقال حرارت در هندسه پیچیده. نرم‌افزار قدرتمندی که با استفاده از روش حجم محدود، مسائل دینامیک سیالات را شبیه‌سازی می‌کند و همچنین در تحلیل سیستم‌های شامل جریان سیال، انتقال جرم، انتقال حرارت و پدیده‌های همراه مانند واکنش‌های شیمیایی بر اساس تکنیک محاسبات عددی، حل معادلات بقا و جرم و پیوستگی و فشار و مومنتوم و … با هر یک از تکنیک‌های قدرتمند محاسباتی نیز کاربرد دارد.

MSC-Adams

از قوی‌ترین و بی‌رقیب‌ترین نرم‌افزارهای موجود در صنعت و مراکز تحقیقاتی در حوزه هوافضا که حدود 25 سال پیش توسط جمعی از نخبگان دانشگاه میشیگان به نگارش درآمد و امروز نیز جایگاه قابل‌توجهی دارد.

قابلیت‌های فراوان و متنوع این نرم‌افزار به مهندسان در ایجاد، آزمایش، بررسی، بهینه‌سازی طرح‌های سیستم‌های مکانیکی قبل از رسیدن به پیش ساخت فیزیکی کمک می‌کند.

این نرم افزار شامل بخش‌های مختلفی مانند view، solver، post processor است و قابلیت ارتباط با نرم‌افزارهای تخصصی دیگری مانند Ansys، catia و proE و … را دارد.

برخی از کاربردهای این نرم‌افزار در شبیه‌سازی سیستم مکانیکی، تست سینماتیکی سیستم اندازه‌گیری نیروهای وارد بر اتصالات، تعیین عمر قطعه در چرخه کاری، مکان دهی قطعات بررسی کنترل ارتعاش سیستم‌ها، انجام تست‌ها برای قطعات قابل انعطاف و… است.

از مزایای نرم افزار Adams قابلیت برنامه نویسی و ایجاد ابزارها و ویژگی‌های اختصاصی برای صنایع مختلف اعم از اتومبیل و هوافضا و راه‌آهن و … است.

کاربردهای سایر بخش‌های Adams:

Adams/view

برای مدل‌سازی 3 بعدی، تعریف قیدها و مفصل‌های مختلف، انیمیشن 3 بعدی، نمایش نیروها و جابجایی‌ها، تنش‌های مدل و … کاربرد دارد.

Adams/solver

برای حل عددی سیستم دینامیکی طراحی شده با استفاده از روش اویلر- لاگرانژ کاربرد دارد و از قابلیت جالب آن، حل معادلات غیر خطی با استفاده از حل‌کننده‌های مختلف و امکان برنامه‌نویسی در نرم‌افزار است.

Adams/postprocessor

برای نمایش نتایج به‌دست‌آمده از بخش‌های solver و view کاربرد دارد و این نمایش به‌صورت نمودارهای شتاب و سرعت و … کانکتورهای المان محدود و Flexible Bodies و نمایش نمودارهای پردازش سیگنال Single Processor می‌باشد.

Sketch UP

ایده‌آل‌ترین نرم‌افزارهای مدلینگ یا 3 بعدی سازی ساده برای اینکه یک طرح اولیه یا مفهوم و ایده‌ای را پیش از طراحی دقیق به استاد یا کارفرما ارائه داد و یادگیری آن مستلزم یک پروسه 20 روزه است.

Inventor

یک نرم‌افزار CAD است که توسط Autodesk توسعه یافت. یک ابزار عالی برای کار بر روی طرح‌های مکانیکی 3 بعدی و ایجاد شبیه‌سازی‌های پویا و تجسم عالی برای پروژه‌های طراحی هواپیما و طرح‌های فنی 2 بعدی. این نرم‌افزار به‌قدری کارآمد است که می‌تواند طراحی هواپیماهای 3 بعدی را انجام دهد.

PTC creo

قبلاً نام آن Pro/Engineer بوده است. یک نرم‌افزار طراحی و درواقع یکی از بهترین نرم‌افزارها درزمینهٔ طرح‌های پارامتریک است. و مناسب برای طرح‌هایی است که در یک واحد مشابه در طرح به تعداد زیادی تکرار می‌شوند مانند خرپا.

Solid Edge

نرم‌افزار عالی برای ارائه مدل‌های جامد و نمایش 2 بعدی و 3 بعدی. این نرم‌افزار CAD است که به طراحان مکانیکی اختصاص‌یافته و اجازه می‌دهد تا مدل‌های فنی 3 بعدی ایجاد کنند و یک شبیه‌ساز قدرتمند مهندسی است که برای طراحی پروژه هواپیما 3 بعدی استفاده می‌شود.

Open VSP یا Open vsp-Vehicle sketch pad

یک ابزار هندسی پارامتریک هواپیماست که امکان ایجاد مدل‌های 3 بعدی هواپیما را دارد و یک ابزار قدرتمند مدل‌سازی باقابلیت طراحی هواپیما با منبع باز است که توسط ناسا طراحی‌شده است. درواقع یک ابزار بصری است که اجازه می‌دهد تا به‌سرعت مدل‌ها ایجاد شوند.

ADS

نرم‌افزار تخصصی طراحی هواپیما. طراحی‌شده توسط OAD-optimal Aircraft Design

مناسب برای طراحان هواپیما و سازندگان آماتور که در طراحی آیرودینامیک و بدنه هواپیما نیز، نرم افزاری قوی است و ابزارهای بسیاری برای بهینه‌سازی پیکربندی هواپیما دارد.

Cart 3d

نرم‌افزار کارآمدی که توسط NASA، بخصوص برای هوافضا و طراحی هواپیما ساخته‌شده است که قدرت تجزیه تحلیل آیرودینامیکی هواپیما را نیز دارد. همچنین با این نرم‌افزار، طراح هواپیما قادر به کار در aerodynamics محاسباتی و کنترل هواپیمای خود است. از امکانات دیگر این نرم‌افزار این است که دارای Gocart و امکانات تجسم کامل و گزینه‌های پردازش می‌باشد.

Shark CAD pro

نرم‌افزار مدل‌سازی حرفه‌ای با امکان چاپ، نقاشی یا انیمیشن 3 بعدی طراحی هواپیما و ابزار بسیار مفیدی برای مهندسان هوافضا با طیف گسترده‌ای از ابزارهای طراحی برای سطح، منحنی، مدل جامد و مش می‌باشد.

در این نرم افزار یک بسته ویژه در دسترس و مخصوص طراحی برای هواپیما وجود دارد که Aeropack نام دارد و توسط DARCORPORATION توسعه‌یافته اما توصیه می‌شود که این نرم‌افزار در اولویت یادگیری قرار داده نشود.

 معرفی چند نرم‌افزار هوافضا که کمتر به چشم می‌خورد:

  Drive calculator2

برای انجام محاسبات قدرت موتور هواپیماهای الکتریکی و سایر محاسبات مربوط به آن کاربرد دارد.

• Air plan Design calculator3: مخصوص طراحی هواپیما
• Sailplane calculator4: مخصوص طراحی گلایدر
• Mean Aerodynamic chord calculator5: برای محاسبه وتر آیرودینامیکی بال
• CL calculator6: محاسبه ضریب لیفت بال
• Turn Radius calculator7 و Gload: محاسبه شعاع گردش، ضریب لیفت
• Effective Dihedral Angle calculator8

محاسبه زاویه هفتی مؤثر بال‌های چند زاویه‌ای.

• Electric motor performance9

محاسبه کارایی، مصرف انرژی و بازده موتورهای الکتریکی.

 معرفی نرم‌افزار مشهور فورترن:

 FORTRAN

Fortran مخفف Formula Translation است که در سال 1950 در شرکت IBM توسط 25 نفر از دانشمندان برجسته رایانه به سرپرستی جان بکوس John Backus طراحی شد و اولین زبان برنامه‌نویسی سطح بالاست که در آخرین نسخ آن قابلیت برنامه‌نویسی شی‌گرا به آن اضافه‌شده است.

فرترن دومین زبان یا نرم‌افزار برنامه‌نویسی قوی بود که از سوی ANSI استاندارد شد و از نسخه‌های جدید آن ویژوال فرترن است و اکنون برای محاسبات علمی و عددی بکار برده می‌شود و امکان تبدیل فرمول‌های متفاوت موجود در برنامه به کدهای رایانه ای را دارد و از جمله تفاوت‌های آن با c++ این است که فرترن به‌طور خاص برای محاسبات عددی طراحی‌شده است درحالی‌که c++ برای کاربردهای دیگر مانند برنامه سیستم نیز کاربرد دارد و استفاده از آن برای برنامه‌نویسی عددی باعث کند شدن اجرای برنامه و هدر رفتن منابع سیستم می‌شود.

از ویژگی مهم فرترن، سرعت‌بالای آن در کامپایل کردن کدهای محاسباتی است که بخصوص برای محاسبات عددی سنگین بسیار اهمیت دارد و اهمیت آن در مهندسی مکانیک که محاسبات دینامیک سیالات محاسباتی CFD باید با سرعت بسیار بالا انجام شود تا زمان انجام محاسبات به حداقل برسد، بسیار زیاد است اما دلیل این سرعت بالا، کمینه بودن تعداد کاراکترهای مورد نیاز برای ایجاد یک دستور و کم‌حجم بودن امکانات ترجیحی و اختیاری فراوان کدهای نوشته‌شده با این زبان است و اینکه در فرترن به تعریف متغیر نیازی نیست درنتیجه در کمترین زمان ممکن اجرا می‌شود و نتیجه می‌دهد که این زمان کوتاه در محاسبات عددی سنگین و کدهای کنترلی بسیار اهمیت دارد و بسیاری از کدهای قدیمی و ریشه‌دار با زبان FORTRAN نوشته‌شده‌اند و امروزه نیز به‌راحتی رقیب بسیاری از نرم‌افزارهای کاربرپسند مانند MATLAB شده است.

برای تمام مهندسانی که با نرم‌افزارهای ANSYS و OPENFOAM و FLUENT کار می‌کنند و با توابع ریاضی سروکار دارند و کسانی که به نوشتن. یک کد کنترل برای ربات نیاز دارند استفاده از فرترن ضروری است.