دسته‌بندی نشده

زبان برنامه نویسی فرترن (آشنایی با نرم افزارهای مهندسی هوافضا)

در قسمت های قبلی به معرفی نرم افزارهای عمومی از قبیل microsoft office و نرم افزارهای محاسباتی ریاضی مثل mathcad و maple پرداختیم… حالا بحث رو کمی تخصصی می کنیم و زبان برنامه نویسی فرترن که در عرصه هوافضا و خصوصا آیرودینامیک اهمیت داره مورد بحث و بررسی قرار خواهیم داد….

قصد ندارم خیلی ریز وارد این نرم افزار بشم و تنها به نکات مهمی که یه هوافضایی باید بدونه بسنده می کنم…

اگرچه این زبان نسبت به MATLAB بسیار ابتدایی تر هست (به عبارتی کودن تر!) اما سرعتش بسیار بالاتر و مناسب برای محاسبات سنگین هست. کسایی که از روشهای CFD استفاده می کنند ارزش زمان رو می دونند و ترجیح میدن که با این زبان کار کنند.

کاربرد فرترن در ایرودینامیک، حل عددی معادلات دیفرانسیل جریان یعنی معادلات ناویر-استوکس هست. در پیشرانش هم این زبان به صورت گسترده استفاده میشه و برای مدل کردن احتراق و جریانهای داخلی کاربرد داره.

اما زبان فرترن رو باید توسط یک نرم افزار اجرا که مخصوص کد نویسی این زبان هست اجرا کرد… به این نرم افزار، کامپایلر میگن…. هر زبانی کامپایلر های متعددی داره از جمله زبان فرترن….یکی از مشکلاتی که فرترن داره اینه که اکثر کامپایلرهاش با محیط های جدید مثل ویندوز 7 سازگاری ندارن و برنامه رو به درستی اجرا نمی کنن….البته من یه کامپایلر portable فرترن (نیاز به نصب روی ویندوز نداره) دارم که البته هنوز خوب ازش جواب نگرفتم…

آدرس زیر، کمک خوبی به یادگیری شما در زمینه زبان فرترن میکنه…مطالب این سایت به صورت بخشهای جداگانه و عنوان بندی خوب ارائه شده، البته به زبان انگلیسیه:

http://www.math.hawaii.edu/~hile/fortran/fortmain.htm

برای آشنایی با این زبان و کاربرد اون در ادامه قصد دارم مثالی رو در زمینه CFD حل کنم… مثال به شرح زیر هست:

یک جریان ناپایای یک بعدی بین دو صفحه موازی بی نهایت قرار داره و صفحه پایینی با سرعت مشخص 40 متر بر ثانیه در حال حرکت هست. جریان لزج و تراکم ناپذیره و معادله حاکم بر اون به شکل زیره:

میدان حل به صورت زیر شبکه بندی شده که راستای عمودی نشان دهنده گره های مکانی (j ها) و زاستای افقی شامل گره های زمانی هست.

قصد ما اینه که پروفیل سرعت (مقدار u در تمامی j ها) رو در زمان 1.08 ثانیه با فاصله گام های زمانی 0.002 و گام مکانی 0.001 حل کنیم. توضیحات کامل این مسئله به صورت کامل در فایل زیر اومده…. برای اینکه مسئله رو کامل بفهمید حتما این فایل رو بخونید:

download-whight

در اینجا ما از طریق یکی از روشهای CFD یعنی روش FTCS معادلات رو با زبان فرترن نوشته و حل می کنیم پروفیل سرعت رو بین زمان های صفر تا 1.08 نشون می دیم:

IMPLICIT NONE

!Tarife motaghayyerha———————————-

INTEGER :: JM, NM, j, n

REAL :: dy, dt, u0,d,v

REAL,DIMENSION(:,:),ALLOCATABLE :: U

!Input————————————————–

dy=0.001

dt=0.002

u0=40

JM=41

NM=541

v=0.000217

d=v*dt/(dy**2)

ALLOCATE(U(JM,NM))

!tarife I.C & B.C——————————————–

DO j = 2, JM-1

U(j,1)=0

END DO

DO n=1,NM

U(1,n)=u0

U(JM,n)=0

END DO

!FTCS Method:—————————————–

DO n= 1,NM-1

DO j=2,JM-1

U(j,n+1)=U(j,n)+d*(U(j+1,n)-2*U(j,n)+U(j-1,n))

END DO

END DO

!Output————————————————

open(unit=2,file=”FTCS.txt”,action=”write”,status=”replace”)

do j=1,JM

write (2,*) U(j,NM)

end do

end PROGRAM FTCS

با اجرای این کد در کامپایلر فرترن در پوشه پروژه، فایلی با پسوند txt ایجاد میشه که پروفیل سرعت در زمان نهایی نشون میده….

در زیر شکل پروفیل سرعت رو در گامهای زمانی مختلف نشون دادیم :

یکی دیگر از روشهای حل مسئله بالا روش ضمنی هست که در آون باید یک دستگاه معادلات که ضرایب اون به صورت ماتریس سه قطری هست، حل بشه… در فایل زیر نحوه حل ماتریس سه قطری (الگوریتم توماس) به طور کامل توضیح داده شده:

download-whight

کلمات کلیدی: آشنایی با زبان فرترن – دانلود پروژه سیالاتی فرترن – پروژه CFD – حل مثال CFD – تمرین CFD – مثال کتاب هافمن – کد زبان فرترن

نوشته های مشابه

4 دیدگاه در “زبان برنامه نویسی فرترن (آشنایی با نرم افزارهای مهندسی هوافضا)

  1. رضا گفت:

    سلام.
    من هر نرم افزار فرترنی دانلود می کنم.برنامه رو که نوشتم ران نمیکنه مثلا microsoft power station4 و ft95 رو نصب کردم ولی جواب نگرفتم.ویندوزم 7 هست خواهشا کمک کنین.چون وقت زیادی ندارم

    1. admin گفت:

      سلام.
      در روزهای آینده یه کامپایلر برای دانلود میگذاریم. امتحان کنید شاید جواب گرفتید. من هم مشکلی شبیه شما داشتم اما این نسخه از کامپایلر رو اجرا کردم تونست کارم رو راه بندازه

      1. رضا گفت:

        سلام.مجبور شدم یه ویندوز مجازی xp نصب کنم. و اونجا کدم رو ران کردم با چه بدبختیی

  2. امین کرامت گفت:

    با عرض سلام و تشکر از سایت خوبتون لطفا در صورت امکان در مورد نرم افزار های پس پرداشی مانند tecplot مطالب اموزشی یا کتاب و مرجع اینترنتی( در صورت امکان به زیان فارسی) قرار دهید
    با سپاس

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *