سیالات

معرفی رشته مکانیک سیالات

مکانیک سیالات به یک زمینه مهندسی گسترده اشاره دارد که رفتار اساسی سیالات را مورد مطالعه قرار می‌دهد. مکانیک سیالات در مهندسی مکانیک از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا اکثر تجهیزات صنعتی و سیار بر اساس فرآیندهایی شامل سیالات، مایع یا گاز عمل می‌کنند.

به عنوان مثال، در خطوط لوله انتقال نفت و گاز، خودروها، نیروگاه‌های تولید برق، پمپ‌ها، کمپرسورها، برج‌های خنک کننده، توربین‌ها، یخچال‌ها، برنامه‌های کاربردی بی‌پایان است. سیالات و رفتار آنها دارای خواص متفاوتی هستند و باید درک شوند تا بتوان به درستی از آنها برای طراحی بهتر تجهیزات استفاده کرد.

در این حوزه مهندسی تعدادی از زیر شاخه‌های مختلف وجود دارند که شامل موارد زیر هستند:

• ترمودینامیک
• آزمایشگاه ترمودینامیک
• آزمایشگاه مکانیک سیالات
• طراحی اجزا
• کنترل اتوماتیک
• ارتعاشات مکانیکی
• آزمایشگاه دینامیک
• انتقال حرارت
• دینامیک ماشین

مکانیک سیالات به طور معمول با ترمودینامیک و انتقال حرارت همراه است که به آنها ترمو سیالات گفته می‌شود. این بخش بزرگی از مهندسی مکانیک است. مواردی نیز وجود دارد که محصولات یا واکنش دهنده‌های مختلف با هم جریان می‌یابند و بنابراین مخلوط چند فازی به دست می‌آید. در این مورد، درک رفتار جریان چند فازی ضروری خواهد بود.

اهمیت آموزش مکانیک سیالات

آموزش مکانیک سیالات به دلیل گسترش زیاد این رشته در حوزه‌های مختلف از اهمیت بالایی برخوردار است. این مهم باعث شده است تا فرصت‌های شغلی زیادی نیز برای دانش آموختگان این رشته فراهم شود. با خواندن درس مکانیک سیالات می‌توان در حوزه های زیر صاحب تخصص شد:

 آیرودینامیک:

متخصصان حوزه آیرودینامیک چگونگی جریان هوا روی هواپیماها، هلیکوپترها، خودروها، کامیون‌ها و بسیاری دیگر از اجسام متحرک را طراحی و محاسبه می‌کنند. 

 مهندسی پمپ:

این متخصصان از مکانیک سیالات برای یافتن راه بهینه برای جابجایی مایعات با ویسکوزیته، دما و شرایط عملکرد مختلف با سرعت جریان مطلوب استفاده می‌کنند. بدون این حوزه ما نمی‌توانیم نفت را به طور مؤثر از زمین بیرون بیاوریم، حفره‌های عمیق زیرزمینی را حفر کنیم و به طور موثری از زباله‌های فاضلاب خلاص شویم.

مهندسی دریایی :

متخصصان این حوزه از مکانیک سیالات برای طراحی کشتی‌های دریایی استفاده می کنند. یک کشتی باید برای کشش مطلوب، حرکت سریع‌تر، با فشار کمتری بر ساختار مکانیکی و نیاز به سوخت کمتری طراحی شود.

مهندسی پزشکی :

متخصص در بیومکانیک از مایعات برای مطالعه نحوه جریان خون از طریق وسایل پزشکی مانند استنت‌ها و دستگاه‌های دیالیز استفاده م‌کنند. همچنین نحوه عبور داروها از طریق دستگاه‌های توزیع کننده و پمپ‌ها با سرعت مطلوب نیز در این حوزه طراحی می‌شوند.

بازار کار مهندسی مکانیک سیالات

سیالات به دلیل فنآوری‌های نوین و نیاز جامعه مهندسی به ساختارهای جدید، بازار کار مهندسی مکانیک خوب است. فرصت‌های شغلی بسته به میزان توانایی فرد و گرایش مورد نظر متفاوت خواهد بود. به طور کلی، مهندسان سیالات سیستم‌های مکانیکی مبتنی بر سیال را طراحی و نگهداری می‌کنند. آنها به دلیل کار با سیستم‌های مکانیکی، هیدرولیکی و پمپاژ، بر اصول مکانیک سیالات، مهندسی و علوم طبیعی تکیه می‌کنند. 

یک مهندس سیالات ممکن است در زمینه حفاری مشغول به کار شود، جایی که تجهیزات نصب و تعمیراتی را که برای استخراج آب، نفت و گاز طبیعی از زمین استفاده می‌شود را نصب و تعمیر می‌کند. این متخصصان همچنین ممکن است تجهیزات مورد استفاده در معدن، ساخت و ساز و عملیات مشابه را تعمیر و نگهداری کنند.

در زمینه طراحی، مهندسان سیالات ممکن است در یک شرکت مهندسی، تأسیسات تولید برق یا کارخانه تولیدی مشغول به کار شوند. در این نوع مشاغل، مهندسان سیالات سیستم‌های هیدرولیک مورد استفاده در تجهیزات اصلی صنعتی، ساختمان‌ها یا تولید برق را طراحی می‌کنند. به عنوان مثال، یک متخصص مهندسی سیالات که توسط یک تولید کننده تجهیزات به کار گرفته می‌شود، مسئول طراحی تجهیزات جدید یا ایجاد سیستم عامل‌های هیدرولیک است.

مهندسان سیالات همچنین تعمیر و نگهداری تجهیزات بزرگ در معادن و محل‌های ساخت و ساز را مدیریت کنند. این متخصصان ممکن است مسئول نگه داشتن ایستگاه‌های بیل مکانیکی در معدن طلا یا نگهداری جرثقیل، بولدوزر و سایر تجهیزات مورد استفاده در عملیات ساختمانی و پاکسازی زمین باشند. در این نوع موقعیت، مهندسان سیالات تعمیرات معمول مانند بررسی سطح و پر کردن مایع را در صورت نیاز انجام می‌دهند.

نرم افزارهای مهندسی مکانیک سیالات

دانش آموختگان مهندسی مکانیک سیالات می‌توانند از نرم افزارهای زیر برای توسعه مهارت‌های خود استفاده کنند:

•  ABZ Design Flow Solutions DesigNet 4.16
• Applied Flow Technology Arrow 6.0.1217
• Applied Flow Technology Fathom 10.0 2018.06.12
•  Applied Flow Technology Impulse 4.0.2012.10.09
•  Applied Flow Technology Titan 4.0.2011.04.15
• Autodesk AutoCAD P-ID 2016 (32-bit)
•  Autodesk AutoCAD P-ID 2017 SP1 (64-bit)
• Autodesk AutoCAD Plant 3D 2019.0.1 (64-bit)
• Bentley AutoPIPE V8i 09.04.00.19
•  COADE TANK 3.10
•  DreamCalc Professional 5.0.4
• Engineered Software Flow of Fluids Premium 2009
•  Engineering Power Tools Plus 2.0.3
• Flaretot Pro 1.3.9.0
• FLOWSOLV 4.10.3
• Fluent 6.3.26
• Gambit 2.4.6
•  Honeywell UniSim Flare R390.1.0
• Hytran 3.1.2
• ISOVER TechCalc 1.0.2.7
• OLI Systems 2010 OLI Analyzer 3.1.3
•  + OLI ScaleChem 4.0.3
• PipeFlow 3D 1.042
• PipeFlow Wizard 1.12
• Piping Systems FluidFlow 3.23
•  Softbits Flaresim 5.2.0.1376
• Tahoe Design HYDROFLO 2.2.0.0
• Tecplot 360 EX 2015 R2 15.2.0.61060 (32-bit)
•  Templagenics Digital Pipe Fitter 1.72b
•  UKTN TNflow 3.10
• ADINA System 9.2.1 (64-bit)
• ALIAS I-Run 3.4.5
•  ALIAS I-Sketch 2.5.1.2
•  ALIAS I-Tools 3.5.0
•  ALIAS Spoolgen 5.0.0.45(XP)
•  Aveva PDMS 12.0 SP6.25
• CAESAR II 5.0(XP)
•  Carrier Hourly Analysis Program (HAP) 4.50
•  Emerson Process Management FlowCheck 3.1b
• Engineered Software PIPE-FLO Pro 12.1.21412
•  EPANet 2.00.10
• Korf Hydraulics 3.4
•  Hummingbird Exceed 2008 13.0
• Intergraph CADWorx 2016 16.0 (64-bit)
•  Intergraph CAESAR II 2016 8.0
•  Intergraph PV Elite 2016 18.00.00.0000
• Invensys SimSci-Esscor HEXTRAN 9.2
• Invensys SimSci-Esscor INPLANT 4.3.0
•  Invensys SimSci-Esscor PIPEPHASE 9.6.0
•  Invensys SimSci-Esscor PRO II 9.4
•  MSC Sinda 2014
•  PipeFlow Expert 2016 7.30
• SPT Group OLGA 7.0.0
• SPT Group OLGA Advanced Blowout Control 2.2.0
• Sunrise PIPENET VISION 1.8.0.2250
•  Tecplot 360 EX 2018 R1 1.2.87862 (64-bit)
•  + Runtime

مسئولیت‌های مهندس مکانیک سیالات :

•  طراحی و ساخت ماشین آلات تولیدی تمامی صنایع، لوازم خانگی و تجهیزات پزشکی
• طراحی و ساخت تجهیزات مکانیکی نیروگاه‌های فسیلی، اتمی، خورشیدی، بادی و آبی
• طراحی و ساخت تجهیزات و سیستم‌های انتقال و تصفیه آب، سیستم‌های مکانیکی و کنترلی پالایشگاه‌ها و کارخانجات شیمیایی
• طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی
•  طراحی و ساخت تاسیسات حرارتی و برودتی ساختمان‌ها و اماکن، بالابرها و آسانسورها و سیستم‌های حمل و نقل
•  ساخت ماشین آلات تغلیظ و بازیافت مواد مثل کارخانجات قند، کاغذسازی، سیمان، نساجی، نمک و کنسانتره
• طراحی و ساخت وسایل و تجهیزات حمل و نقل زمینی، دریایی و هوایی
•  ساخت تجهیزات دفاعی مانند تانک، راکت، اژدر و پل‌های متحرک
•  ساخت روبات‌ها، بازوهای مکانیکی و سیستم‌های تولید

مهارت‌های مهندس مکانیک سیالات

•  توانایی مدیریت چرخه عمر محصول (PLM)، تحلیل عناصر محدود (FEA) و دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)
•  توانایی عملی در زمینه مهندسی به کمک کامپیوتر (CAM) و تولید به کمک کامپیوتر (CAE)
•  آشنایی با ابزارهای طراحی و ساخت مهندسی دو بعدی یا سه بعدی (به عنوان مثال، نرم افزار AutoCAD ، نرم‌افزار Pro ENGINEER یا سایر موارد)
• دانش کافی از ابزارهای تجزیه و تحلیل مهندسی (ANSYS، ProMechanica یا موارد مشابه)
• دانش محاسبات و ابزار تجزیه و تحلیل ریاضی (Matlab، Excel ، LabView و غیره)
• درک کامل مفاهیم اصلی شامل مکانیک، سینماتیک، ترمودینامیک، علم مواد و غیره

کلام آخر

آموزش در رشته مهندسی مکانیک سیالات می‌تواند راهی برای کسب تخصص و حضور قوی در بازار کار باشد. این رشته جذاب بسیاری از حوزه‌های کاری را در بر می‌گیرد و فرصت‌های بسیار خوبی را برای دانش آموختگان آن فراهم می‌کند. فقط مهم است که در یک مرکز معتبر که برنامه‌های آموزشی حرفه‌ای در حوزه سیالات ارائه می‌دهد را به عنوان مرجع یادگیری خود انتخاب کنید. در مکتبخونه می‌توانید از بهترین و کامل‌ترین مرجع آموزش مکانیک سیالات استفاده کنید.