- یکشنبه ۲۴ دی ۱۴۰۲
کاربرد متلب در مهندسی شیمی: ارتقاء فرایندهای مدل‌سازی و شبیه‌سازی
استفاده از قدرت محاسباتی متلب در بهینه‌سازی فرایندهای شیمیایی
کاربردهای متلب در مهندسی شیمی بسیار زیاد هستند و از کنترل فرآیند، محاسبه‌های مربوط به فرآیند و دستکاری اعداد تا شبیه‌سازی فرآیند، مدل‌سازی و بهینه‌سازی را در بر می‌گیرند.
چکیده
از نرم‌افزار متلب می‌توان برای توسعه مدل‌های واکنش شیمیایی و سینتیک‌ها و همچنین مطالعه تأثیر پارامترهای مختلف بر سرعت واکنش استفاده کرد. متلب می‌تواند الگوریتم‌ها را توسعه دهد تا از آنها برای نظارت و تشخیص آنی فرایندهای شیمیایی استفاده کرده و مشکلات بالقوه را پیش از ایجاد آسیب‌های جدی شناسایی کرد. کسانی که در رشته شیمی تحصیل می‌کنند، به کمک متلب می‌توانند مدل‌های ریاضی، الگوریتم‌ها و ابزارهای شبیه‌سازی را طراحی کنند، آنها را تحلیل نمایند و شبیه‌سازی پروژه‌های شیمیایی را انجام دهند.
دوره آموزش متلب در دو سطح، در مجتمع فنی تهران و با ارائه گواهینامه معتبر شما را با این ابزار قوی آشنا می‌کند. همچنین دوره آنلاین هوش مصنوعی در متلب توانایی لازم برای کدنویسی و پیاده‌سازی دستورات هوش مصنوعی را به دانش‌آموختگان رشته‌های مختلف مهندسی ارائه می‌دهد.
متلب ابزاری برای مدل‌سازی دینامیک سیستم‌های شیمیایی
امروزه با افزایش چشمگیر حجم داده‌های شیمیایی و بیولوژی، نیاز به استفاده از رایانه و نرم‌افزارهای مناسب برای تحلیل آنها رو به افزایش است. نرم‌افزار متلب با توانایی بالا در این زمینه، مورد توجه دانشمندان شیمی قرار گرفته است. شناخت توانایی‌های نرم‌افزار متلب برای ارزیابی، بررسی و تحلیل داده‌های شیمیایی و بیولوژیکی در این راستا بسیار مهم است.
به کمک نرم‌افزار متلب می‌توان فرایندهای شیمیایی نظیر تقطیر، سینتیک واکنش و انتقال جرم را مدل‌سازی و شبیه‌سازی کرد. همچنین متلب ابزارهایی برای وارد کردن داده و پردازش آنها از منابع مختلف از جمله از سیستم‌های کنترل فرایند، آزمایش‌ها و شبیه‌سازی‌های مختلف در اختیار کاربران قرار می‌دهد. آموزش متلب ابزارهای قدرتمندی برای ترسیم داده، دارد که به مهندسان و دانشجویان رشته شیمی درک دقیقی از داده‌ها ارائه می‌دهد.
این نرم‌افزار می‌تواند سیستم‌های کنترل فرایند شیمیایی را طراحی و پیاده‌سازی کند، برای نمونه جعبه ابزار بهینه‌سازی متلب در بهینه‌سازی متغیرهای فرایند و برآورده کردن معیارهای عملکردی خاص مورد استفاده قرار می‌گیرد. از سوی دیگر، متلب می‌تواند فرایندهایی مانند تعیین حرارت و نوع مواد را محاسبه و طراحی کند و برآورد هزینه فرایند را انجام دهد.
در محاسبات ترمودینامیکی نیز از متلب استفاده می‌شود، مانند محاسبه ترکیبات تعادلی و نمودارهای فاز. ارزیابی ایمنی فرآیند و اثرات محیط زیستی آن مانند ارزیابی سناریوهای انتشار مواد سمی و گازهای گلخانه‌ای از دیگر کاربردهای متلب در مهندسی شیمی است.
اتوماسیون فرایندها و وظایف مختلف در مهندسی شیمی از جمله وظیفه پردازش داده‌ها و شبیه‌سازی و تحلیل آنها نیز از طریق متلب انجام می‌شود که این کار تا حد زیادی کارایی را بهبود می‌بخشد و درصد خطا را کاهش می‌دهد. یکپارچه‌سازی فرایندها و اجزای مختلف در مهندسی شیمی، مانند پیوند شبیه‌سازی فرایند با سیستم‌های کنترل و سایر ابزارهای نرم‌افزاری نیز از قابلیت‌های متلب محسوب می‌شوند.
کاربرد متلب در ایمنی فرایند و تحلیل ریسک نیز بسیار مهم است. نرم‌افزار متلب را می‌توان برای ارزیابی ریسک و تحلیل ایمنی فرایندهای شیمیایی مورد استفاده قرار داد. متلب همچنین می‌تواند برای کاهش خطرات احتمالی استراتژی‌های مناسب پیشنهاد دهد.
شیمیدان‌ها از متلب برای شبیه‌سازی روش‌های شیمیایی، شبیه‌سازی پایداری شیمیایی، مدل‌سازی ریزشیمی، محاسبه تابع‌های شیمیایی، تحلیل داده‌های تجربی و در کل انجام تحقیقات پیشرفته شیمیایی استفاده می‌کنند.
می‌توان شبیه‌سازی روش‌های شیمیایی را نیز با متلب انجام داد که شامل روش‌های شیمیایی پایدار و غیرپایدار، پتانسیل قطبی و مغناطیسی، شیمی سطحی، ریزشیمی پایدار و غیرپایدار و ریزشیمی پتانسیل قطبی و مغناطیسی می‌شود. همچنین به کمک متلب می‌توان الگوریتم‌های پردازش سیگنال و تصویر را برای تحلیل داده‌های شیمیایی مورد استفاده قرار داد.
از سوی دیگر، به کمک متلب می‌توان مسائل مربوط به انتقال ترمودینامیک حرارت، جرم یا سیالات را حل کرد. همچنین متلب در طراحی راکتور و کنترل فرایند نیز کمک می‌کند. نحوه کدنویسی و حل مسائل مهندسی شیمی به کمک متلب، دانشی است که همه دانشجویان این رشته به آن نیاز دارند. آنها باید نخست درک درستی از این مسائل و شیوه حل آنها داشته باشند و سپس بتوانند از نرم‌افزار برای حل آنها استفاده کنند.
جمع‌بندی
آموزش نرم‌افزار متلب برای همه کسانی که در رشته‌های برق، مکانیک، عمران، کامپیوتر، شیمی و سایر رشته‌های مهندسی تحصیل کرده‌اند بسیار مفید است. این ابزار قدرتمند در انواع پروژه‌های محاسباتی، برنامه‌نویسی، اتوماسیون، داده‌کاوی، الگوریتم‌سازی، یادگیری ماشین و هوش مصنوعی کاربرد دارد.
در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.
اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شود.
پرسش‌های متداول
کاربردهای مهم متلب در مهندسی شیمی کدام‌اند؟
برخی از کاربردهای مهم متلب در مهندسی شیمی عبارت‌اند از
- شبیه‌سازی الگوریتم‌ها و مدل‌های ریاضی
- شبیه‌سازی ابزارهای شیمیایی
- مدل‌سازی ریزشیمی
- شبیه‌سازی پایداری شیمیایی
- تحلیل داده‌های تجربی
- محاسبه توابع شیمیایی
- شبیه‌سازی روش‌های شیمیایی پایدار و غیرپایدار
متلب در هوش مصنوعی چه کاربردی دارد؟
پیاده‌سازی الگوریم هوش مصنوعی و شبکه‌های عصبی، از طریق متلب ممکن می‌شود و کسانی که در حوزه هوش مصنوعی و اتوماسیون مهندسی فعالیت می‌کنند باید بتوانند به کمک متلب در حوزه‌های زیر ایفای نقش کنند:
- شبکه‌های عصبی
- الگوریتم ژنتیک
- الگوریتم فازی
- یادگیری ماشین
پیش‌نیاز استفاده از متلب در رشته‌های شیمی چیست؟
برای به کار گرفتن متلب در رشته شیمی، نخست باید با نرم‌افزار متلب آشنا شوید. سپس باید توابع عمومی ریاضی و ماتریس‌ها را بشناسید. در ادامه لازم است روش‌های مختلف حل معادلات خطی، غیرخطی، دیفرانسیل، جبر خطی و نحوه ترسیم نمودارهای دوبعدی و سه‌بعدی در متلب را فرا بگیرید. سپس باید با اصول برنامه‌نویسی در متلب و با حلقه‌ها و تابع‌نویسی در متلب آشنا شوید. در نهایت باید بتوانید با محیط Simulink و انواع کتابخانه‌ها و بلوک‌های آن کار کنید. در بخش پیشرفته باید مباحث بهینه‌سازی، تحلیل فوری، آمار، احتمالات، یادگیری ماشین، پردازش سیگنال‌های دیجیتال، پردازش تصویر و داده‌کاوی را نیز فرا بگیرید.
نویسنده: بهناز دهکردی
منبع: technicalSource
