نرم افزار EES يک نرم افزار برنامه نويسي قوي در زمينه علوم حرارت و سيالات است کهدر 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 دروسترموديناميک و انتقال حرارت مهندسي مکانيک ايجاد گرديد چرا که در اين علوم براي حلمسايل لازم است همزمان با تنظيم معادلات از خواص ترموفيزيکي مواد نيز استفاده گرددو گاه لازم است يک مسأله چندين بار با داده هاي مختلف حل شود. تا قبل از ايجاد ايننرم افزار ، برنامه نويسي در علوم حرارت و سيالات به شکل پراکنده اي انجام مي شدولي امروزه EES به عنوان يکي از معتبرترين نرم افزار هاي علوم حرارت و سيالاتشناخته شده و در بسياري از دانشگاه هاي معتبر جهان در کنار دروس مهندسي مکانيک مورداستفاده قرار مي گيرد.
کار عمده اي که نرم افزار EES انجام مي دهد ، حل مجموعهمعادلات 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 افزارتحت 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 کارمعادلاتي که بايد همزمان حل شوند را شناسايي و دسته بندي مي کند. اين مورد مراحلکار را براي کاربر بسيار ساده مي کند و مطمئناً بالاترين سرعت و بازده را خواهدداشت. دوم اينکه EES يک سري توابع جهت محاسبه خواص ترموفيزيکي مواد در اختيار کاربرمي گذارد. کتابخانه توابع رياضي و توابع خواص ترموفيزيکي مواد در EES بسيار گستردهمي باشد اما ممکن است پاسخگوي نيازهاي همه افراد نباشد لذا امکان اضافه کردن توابعدلخواه 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 کاملتحليل گرديده و معادلات لازم استخراج گردد. بعد از استخراج معادلات بايد آنها را بهزبان EES تبديل نمود. سپس در بخش فهرست متغيرها ، اسامي متغيرها و واحدهاي احتماليآنها را مرتب نمود. در صورتي که اقدامات اوليه به شکل صحيح صورت گيرد و مسأله ازنظر رياضي قابل حل باشد مي توان يک بار برنامه را اجرا کرد. اگر برنامه در حيناجراي مسايل پيچيده به مشکل برخورد کند بايد مقاديري براي برخي متغيرها حدس زد ومسأله را به روش سعي و خطا حل نمود.
به عنوان مثال براي شبيه سازي سيکل هايتبريد 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 تعييننقاطي از سيکل به عنوان نقاط مهم و کليدي.
ب- استخراج کليه معادلات حاکم براياجزاي 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 برمبناي ضوابط حاکم در اين نرم افزار که در دفترچه راهنماي آن آمده است.
د- طراحييک رابط گرافيکي مناسب براي کاربري که اطلاع چنداني از نرم افزار EES ندارد. درواقع 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 برايتحليل بهتر نمودارها.
به طور کلي هر يک از برنامه هاي EES از اجزاي ذيلتشکيل مي گردد :
الف- پنجره معادلات (Equations Window)
در اين قسمتکليه معادلات حاکم بر مسأله بايست تعريف گردند . اين قسمت شامل متغيرهاي وروديمتغيرهاي خروجي (مجهولات) ، متغيرهاي کمکي ، توابع رياضي ، توابع خواص ترموديناميکيو متون توضيحي مي باشد . قابل ذکر است که کليه موارد ذکر شده بين علامت {} صرفاًجهت توضيح برنامه بوده وتأثيري در محاسبات نخواهند داشت.
ب- پنجره فرم بنديمعادلات(Formatted Equations Window)
در اين قسمت معادلات ذکر شده در پنجرهمعادلات به شکل رياضي مرتب مي شوند و به کاربر کمک مي کند تا از صحت معادلات ذکرشده اطمينان حاصل نمايد و به طور کلي فقط جنبه نمايشي دارد.
ج- پنجرهحل(Solution Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا مقدار محاسبه شده متغيرهاينرمال مسأله بعد از اتمام فرايند تحليل مسأله ، نمايش داده مي شود.
د- پنجره آرايه ها(Arrays Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا نهايي متغيرهايانديس دار پس از انجام فرايند حل مسأله نمايش داده مي شود که در خصوص سيکل هايترموديناميکي بسيار کاربردي ومفيد است چرا که هر نقطه روي سيکل با يک عدد نمايشداده 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 حاکمبر مسأله در يک ستون نمايش داده مي شود . در هر معادله متغيرهاي نشان داده شده باحروف سياه ، متغيرهايي هستند که مقدارآنها از آن معادله بدست مي آيد . ضمناً درستون اول يک عدد يا حرف D براي هر معادله درج مي شود. حرف D نمايانگر متغيرهايي استکه در رابط گرافيکي کاربر تعريف مي گردند . معادلاتي که از يک دست هستند و به طورهمزمان با هم حل مي شوند نيز با اعداد مشابه نمايش داده مي شوند.
و- جدولپارامتريک(Parametric Table Window)
در اين جدول يکي از متغيرهاي مسأله تغييرداده 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 قيدمي گردد.
ز- پنجره نمودار(Plot Window)
در اين قسمت نمودار يانمودارهايي 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 گرافيکيکاربر(Diagram Window)
در اين قسمت يک نمودار کلي از مسأله ديده مي شود . درواقع با ارايه يک شکل مناسب از مسأله و در نظر گرفتن محل هايي براي وارد کردن دادهو محاسبه خروجي ها مي توان کيفيت حل مسأله را بهبود بخشيده ، برنامه را جذابترنمود. <SPAN lang=AR-SA style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: rgb(17,17,17); FONT-FAMILY: Tahoma">
انگيزه نويسنده نرم افزار براي ايجاد EES ، پس از سال ها تدريس دروسترموديناميک و انتقال حرارت مهندسي مکانيک ايجاد گرديد چرا که در اين علوم براي حلمسايل لازم است همزمان با تنظيم معادلات از خواص ترموفيزيکي مواد نيز استفاده گرددو گاه لازم است يک مسأله چندين بار با داده هاي مختلف حل شود. تا قبل از ايجاد ايننرم افزار ، برنامه نويسي در علوم حرارت و سيالات به شکل پراکنده اي انجام مي شدولي امروزه EES به عنوان يکي از معتبرترين نرم افزار هاي علوم حرارت و سيالاتشناخته شده و در بسياري از دانشگاه هاي معتبر جهان در کنار دروس مهندسي مکانيک مورداستفاده قرار مي گيرد.
کار عمده اي که نرم افزار EES انجام مي دهد ، حل مجموعهمعادلات 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 افزارتحت 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 کارمعادلاتي که بايد همزمان حل شوند را شناسايي و دسته بندي مي کند. اين مورد مراحلکار را براي کاربر بسيار ساده مي کند و مطمئناً بالاترين سرعت و بازده را خواهدداشت. دوم اينکه EES يک سري توابع جهت محاسبه خواص ترموفيزيکي مواد در اختيار کاربرمي گذارد. کتابخانه توابع رياضي و توابع خواص ترموفيزيکي مواد در EES بسيار گستردهمي باشد اما ممکن است پاسخگوي نيازهاي همه افراد نباشد لذا امکان اضافه کردن توابعدلخواه 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 کاملتحليل گرديده و معادلات لازم استخراج گردد. بعد از استخراج معادلات بايد آنها را بهزبان EES تبديل نمود. سپس در بخش فهرست متغيرها ، اسامي متغيرها و واحدهاي احتماليآنها را مرتب نمود. در صورتي که اقدامات اوليه به شکل صحيح صورت گيرد و مسأله ازنظر رياضي قابل حل باشد مي توان يک بار برنامه را اجرا کرد. اگر برنامه در حيناجراي مسايل پيچيده به مشکل برخورد کند بايد مقاديري براي برخي متغيرها حدس زد ومسأله را به روش سعي و خطا حل نمود.
به عنوان مثال براي شبيه سازي سيکل هايتبريد 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 تعييننقاطي از سيکل به عنوان نقاط مهم و کليدي.
ب- استخراج کليه معادلات حاکم براياجزاي 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 برمبناي ضوابط حاکم در اين نرم افزار که در دفترچه راهنماي آن آمده است.
د- طراحييک رابط گرافيکي مناسب براي کاربري که اطلاع چنداني از نرم افزار EES ندارد. درواقع 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 برايتحليل بهتر نمودارها.
به طور کلي هر يک از برنامه هاي EES از اجزاي ذيلتشکيل مي گردد :
الف- پنجره معادلات (Equations Window)
در اين قسمتکليه معادلات حاکم بر مسأله بايست تعريف گردند . اين قسمت شامل متغيرهاي وروديمتغيرهاي خروجي (مجهولات) ، متغيرهاي کمکي ، توابع رياضي ، توابع خواص ترموديناميکيو متون توضيحي مي باشد . قابل ذکر است که کليه موارد ذکر شده بين علامت {} صرفاًجهت توضيح برنامه بوده وتأثيري در محاسبات نخواهند داشت.
ب- پنجره فرم بنديمعادلات(Formatted Equations Window)
در اين قسمت معادلات ذکر شده در پنجرهمعادلات به شکل رياضي مرتب مي شوند و به کاربر کمک مي کند تا از صحت معادلات ذکرشده اطمينان حاصل نمايد و به طور کلي فقط جنبه نمايشي دارد.
ج- پنجرهحل(Solution Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا مقدار محاسبه شده متغيرهاينرمال مسأله بعد از اتمام فرايند تحليل مسأله ، نمايش داده مي شود.
د- پنجره آرايه ها(Arrays Window)
در اين قسمت مقدار اوليه يا نهايي متغيرهايانديس دار پس از انجام فرايند حل مسأله نمايش داده مي شود که در خصوص سيکل هايترموديناميکي بسيار کاربردي ومفيد است چرا که هر نقطه روي سيکل با يک عدد نمايشداده 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 حاکمبر مسأله در يک ستون نمايش داده مي شود . در هر معادله متغيرهاي نشان داده شده باحروف سياه ، متغيرهايي هستند که مقدارآنها از آن معادله بدست مي آيد . ضمناً درستون اول يک عدد يا حرف D براي هر معادله درج مي شود. حرف D نمايانگر متغيرهايي استکه در رابط گرافيکي کاربر تعريف مي گردند . معادلاتي که از يک دست هستند و به طورهمزمان با هم حل مي شوند نيز با اعداد مشابه نمايش داده مي شوند.
و- جدولپارامتريک(Parametric Table Window)
در اين جدول يکي از متغيرهاي مسأله تغييرداده 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 قيدمي گردد.
ز- پنجره نمودار(Plot Window)
در اين قسمت نمودار يانمودارهايي 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 گرافيکيکاربر(Diagram Window)
در اين قسمت يک نمودار کلي از مسأله ديده مي شود . درواقع با ارايه يک شکل مناسب از مسأله و در نظر گرفتن محل هايي براي وارد کردن دادهو محاسبه خروجي ها مي توان کيفيت حل مسأله را بهبود بخشيده ، برنامه را جذابترنمود. <SPAN lang=AR-SA style="FONT-SIZE: 8pt; COLOR: rgb(17,17,17); FONT-FAMILY: Tahoma">
