معرفي اجمالي نرم افزار Ees

نرم افزار EES يک نرم افزار برنامه نويسي قوي در زمينه علوم حرارت و سيالات است که در سال هاي اخير مورد توجه مجامع علمي معتبر قرارگرفته است. اين نرم افزار در سال 1992 توسط يک محقق امريکايي به نام S.A. Klein و تحت پوشش شرکتFCHART نوشته شد.
انگيزه نويسنده نرم افزار براي ايجاد EES ، پس از سال ها تدريس دروس ترموديناميک و انتقال حرارت مهندسي مکانيک ايجاد گرديد چرا که در اين علوم براي حل مسايل لازم است همزمان با تنظيم معادلات از خواص ترموفيزيکي مواد نيز استفاده گردد و گاه لازم است يک مسأله چندين بار با داده هاي مختلف حل شود. تا قبل از ايجاد اين نرم افزار ، برنامه نويسي در علوم حرارت و سيالات به شکل پراکنده اي انجام مي شد ولي امروزه EES به عنوان يکي از معتبرترين نرم افزار هاي علوم حرارت و سيالات شناخته شده و در بسياري از دانشگاه هاي معتبر جهان در کنار دروس مهندسي مکانيک مورد استفاده قرار مي گيرد.
کار عمده اي که نرم افزار EES انجام مي دهد ، حل مجموعه معادلات جبري مي باشد. همچنين اين نرم افزار ، قادر به حل معادلات ديفرانسيل ، معادلات داراي متغيرهاي مختلط ، معادلات انتگرالي بوده و امکان حل مسايل بهينه سازي ، رگرسيون خطي وغير خطي و ترسيم نمودارها و جداول در آن وجود دارد. اين نرم افزار تحت نسخه هاي مختلف سيستم عامل ويندوز کار مي کند.
دو تفاوت عمده بين نرم افزار EES و ساير نرم افزارهاي حل معادلات وجود دارد. اول اينکه EES به طور خود کار معادلاتي که بايد همزمان حل شوند را شناسايي و دسته بندي مي کند. اين مورد مراحل کار را براي کاربر بسيار ساده مي کند و مطمئناً بالاترين سرعت و بازده را خواهد داشت. دوم اينکه EES يک سري توابع جهت محاسبه خواص ترموفيزيکي مواد در اختيار کاربر مي گذارد. کتابخانه توابع رياضي و توابع خواص ترموفيزيکي مواد در EES بسيار گسترده مي باشد اما ممکن است پاسخگوي نيازهاي همه افراد نباشد لذا امکان اضافه کردن توابع دلخواه با استفاده از برنامه نويسي به زبانهاي سي, پاسکال و فرترن وجود دارد.
اصول کار در EES به اين نحو است که ابتدا بايد مسأله مورد نظر به طور کامل تحليل گرديده و معادلات لازم استخراج گردد. بعد از استخراج معادلات بايد آنها را به زبان EES تبديل نمود. سپس در بخش فهرست متغيرها ، اسامي متغيرها و واحدهاي احتمالي آنها را مرتب نمود. در صورتي که اقدامات اوليه به شکل صحيح صورت گيرد و مسأله از نظر رياضي قابل حل باشد مي توان يک بار برنامه را اجرا کرد. اگر برنامه در حين اجراي مسايل پيچيده به مشکل برخورد کند بايد مقاديري براي برخي متغيرها حدس زد و مسأله را به روش سعي و خطا حل نمود.
به عنوان مثال براي شبيه سازي سيکل هاي تبريد جذبي ليتيوم برومايد و آب توسط نرم افزار EES بايد مراحل زير انجام گردد :
الف- ترسيم يک نمودار ساده از سيکل تبريد مورد نظر (نمودار P-T-X) و تعيين نقاطي از سيکل به عنوان نقاط مهم و کليدي.
ب- استخراج کليه معادلات حاکم براي اجزاي سيکل بر مبناي فرضيات استاندارد و مدل سازي که در مراجع معتبر آمده است.
ج- بيان معادلات حاکم بر سيکل به زبان EES و تنظيم يک برنامه رايانه اي جامع بر مبناي ضوابط حاکم در اين نرم افزار که در دفترچه راهنماي آن آمده است.
د- طراحي يک رابط گرافيکي مناسب براي کاربري که اطلاع چنداني از نرم افزار EES ندارد. در واقع اين مرحله براي کاربردي و فراگير کردن برنامه تهيه شده در مرحله (ج) است.
ه- تهيه و ارائه خروجي هاي مناسب از برنامه ها در قالب جداول و نمودارها براي تحليل بهتر نمودارها.

به طور کلي هر يک از برنامه هاي EES از اجزاي ذيل تشکيل مي گردد :

الف- پنجره معادلات (Equations Window)
در اين قسمت کليه معادلات حاکم بر مسأله بايست تعريف گردند . اين قسمت شامل متغيرهاي ورودي متغيرهاي خروجي (مجهولات) ، متغيرهاي کمکي ، توابع رياضي ، توابع خواص ترموديناميکي و متون توضيحي مي باشد . قابل ذکر است که کليه موارد ذکر شده بين علامت {} صرفاً جهت توضيح برنامه بوده وتأثيري در محاسبات نخواهند داشت.

ب- پنجره فرم بندي معادلات(Formatted Equations Window)
در اين قسمت معادلات ذکر شده در پنجره معادلات به شکل رياضي مرتب مي شوند و به کاربر کمک مي کند تا از صحت معادلات ذکر شده اطمينان حاصل نمايد و به طور کلي فقط جنبه نمايشي دارد.

ج- پنجره حل(Solution Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا مقدار محاسبه شده متغيرهاي نرمال مسأله بعد از اتمام فرايند تحليل مسأله ، نمايش داده مي شود.

د- پنجره آرايه ها(Arrays Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا نهايي متغيرهاي انديس دار پس از انجام فرايند حل مسأله نمايش داده مي شود که در خصوص سيکل هاي ترموديناميکي بسيار کاربردي ومفيد است چرا که هر نقطه روي سيکل با يک عدد نمايش داده مي شود وخواص مربوط به هر نقطه با انديس عدد مذکور نمايش داده مي شوند.

ه- پنجره وضعيت وخطا(Residuals Window)
در اين قسمت کليه معادلات حاکم بر مسأله در يک ستون نمايش داده مي شود . در هر معادله متغيرهاي نشان داده شده با حروف سياه ، متغيرهايي هستند که مقدارآنها از آن معادله بدست مي آيد . ضمناً در ستون اول يک عدد يا حرف D براي هر معادله درج مي شود. حرف D نمايانگر متغيرهايي است که در رابط گرافيکي کاربر تعريف مي گردند . معادلاتي که از يک دست هستند و به طور همزمان با هم حل مي شوند نيز با اعداد مشابه نمايش داده مي شوند.

و- جدول پارامتريک(Parametric Table Window)
در اين جدول يکي از متغيرهاي مسأله تغيير داده مي شود و مقادير متغيرهاي دلخواه به ازاي هر مقدار آن متغير نمايش داده مي شود . در واقع مسأله چند بار حل مي گردد و نتايج هر بار حل مسأله در يک رديف جدول قيد مي گردد.

ز- پنجره نمودار(Plot Window)
در اين قسمت نمودار يا نمودارهايي که بر حسب شرايط مسأله توسط کاربر ترسيم گرديده است مشاهده مي گردد . تعداد اين نمودارها ممکن است حداکثر به ده نمودار برسد.

ح- رابط گرافيکي کاربر(Diagram Window)
در اين قسمت يک نمودار کلي از مسأله ديده مي شود . در واقع با ارايه يک شکل مناسب از مسأله و در نظر گرفتن محل هايي براي وارد کردن داده و محاسبه خروجي ها مي توان کيفيت حل مسأله را بهبود بخشيده ، برنامه را جذابتر نمود.