تاریخچه

سرگذشت پیدایش و گسترش دینامیک محاسباتی سیّالات را نمی‌توان جدای از تاریخ اختراع، رواج، و تکامل کامپیوتر‌های دیجیتال نقل کرد. تا حدود انتهای جنگ جهانی دوٌم، بیشتر شیوه‌های مربوط به حلّ مسائل دینامیک سیالات از طبیعتی تحلیلی یا تجربی برخوردار بود. همچون تمامی نوآوری‌های برجستهٔ علمی، در این مورد هم اشاره به زمان دقیق آغاز دینامیک محاسباتی سیّالات نامیسر است. در اغلب موارد، نخستین کار بااهمیت در این رشته را به ریچاردسون نسبت می‌دهند، که در سال ۱۹۱۰ (میلادی) محاسبات مربوط به نحوهٔ پخش تنش (stress distribution) در یک سد ساخته‌شده از مصالح بنّایی را به انجام رسانید.

ریچاردسون در این کار از روشی تازه موسوم به رهاسازی (relaxation) برای حلّ معادلهٔ لاپلاس استفاده نمود. او در این شیوهٔ حلّ عددی، داده‌های فراهم‌آمده از مرحلهٔ پیشین تکرار (iteration) را برای تازه‌سازی تمامی مقادیر مجهول در گام جدید به کار می‌گرفت.

 توضيحات

در اين روش با تبديل معادلات دیفرانسیل پاره‌ای حاکم بر سيالات به معادلات جبری امکان حل عددی اين معادلات فراهم می‌شود. با تقسيم ناحيه مورد نظر برای تحليل به المان‌های کوچک‌تر و اعمال شرايط مرزی برای گره‌های مرزی با اعمال تقريب‌هايي يک دستگاه معادلات خطی بدست می‌آيد که با حل اين دستگاه معادلات جبری، ميدان سرعت، فشار و دما در ناحية مورد نظر بدست می‌آيد با استفاده از نتايج بدست آمده از حل معادلات می‌توان برآيند نيروهای وارد بر سطوح، ضرايب برا و پسا و ضريب انتقال حرارت را محاسبه نمود. در ديناميك محاسباتي سيالات (CFD) از روشها و الگوريتمهاي مختلفي جهت رسيدن به جواب بهره ميبرند، ولي در تمامي موارد، دامنه مساله را به تعداد زيادي اجزاء كوچك تقسيم مي كنند و براي هر يك از اين اجزاء مساله را حل ميكنند. پس از رسم يك 100 ضلعي منتظم مشاهده خواهيم نمود كه شكل حاصل مشابه دايره است. با افزايش تعداد اضلاع اين شباهت بيشتر خواهد شد. در حقيقت اين پديده در مبحث CFD نيز مفهوم خواهد داشت.

شاخه های اصلی CFD

• روش المان محدود يا Finite Element Method يا FEM
• روش حجم محدود، Finite Volume Method يا FVM
• روش تفاضلات محدود، Finite Difference Method يا FDM

کاربرد ها

اکنون روش ديناميک سيالات محاسباتی جای خود را در ميان روش‌های آزمايشگاهی و تحليلی برای تحليل مسائل سيالات و انتقال حرارت باز کرده‌است و استفاده از اين روش‌ها برای انجام تحليل‌های مهندسی امری عادی شده‌است. دینامیک سیالات محاسباتی بصورت گسترده در زمینه‌های مختلف صنعتی مرتبط با سیالات، انتقال حرارت و انتقال مواد به کمک سیال بکار گرفته می شود. از جمله این موارد می‌توان به صنایع خودروسازی، صنایع هوافضا، توربوماشین‌ها، صنایع هسته‌ای، صنایع نظامی، صنایع نفت و گاز و انرژی و بسیاری موارد گسترده صنعتی دیگر اشاره نمود که دانش دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان گره گشای مسائل صنعتی مرتبط تبدیل شده است.

مراجع

• statics & dynamics
• strength of materials & solid mechanics,
• instrumentation and measurement,
• thermodynamics, heat transfer, energy conversion, and refrigeration / air conditioning,
• fluid mechanics/fluid dynamics,
• mechanism design (including kinematics and dynamics),
• manufacturing technology or processes,
• hydraulics & pneumatics,
• engineering design,
• mechatronics and/or control theory,
• drafting, CAD (usually including Solid modeling), and CAM.^[4][5]

Mechanical engineers are also expected to understand and be able to apply basic concepts from chemistry, chemical engineering, electrical engineering, civil engineering, and physics. Most mechanical engineering programs include several semesters of calculus, as well as advanced mathematical concepts which may include differential equations and partial differential equations, linear and modern algebra, and differential geometry, among others.

In addition to the core mechanical engineering curriculum, many mechanical engineering programs offer more specialized programs and classes, such as mechatronics / robotics, transport and logistics, cryogenics, fuel technology, automotive engineering, biomechanics, vibration, optics and others, if a separate department does not exist for these subjects.^[6]

Most mechanical engineering programs also require varying amounts of research or community projects to gain practical problem-solving experience. Mechanical engineering students usually hold one or more internships while studying, though this is not typically mandated by the university.

Before the Industrial Revolution, most engineering was restr

Before the Industrial Revolution, most engineering was restricted to military and civil uses. Engineers in the military designed fortification systems and various war machines. Civil engineers were responsible primarily for building and ground structures. During the early 19th century in Britain mechanical engineering developed as a separate field to provide manufacturing machines and the engines to power them. The first British professional society of civil engineers was formed in 1818; that for mechanical engineers followed in 1847. In the United States, the first mechanical engineering professional society was formed in 1880, making it the third oldest type of engineering behind civil (1852) and mining & metallurgical (1871). "The first schools in the United States to offer an engineering education were the United States Military Academy in 1817, an institution now known as Norwich University in 1819, and Rensselaer Polytechnic Institute in 1825. An engineering education is based on a strong foundation in mathematics and science; this is followed by courses emphasizing the application of this knowledge to a specific field and studies in the social sciences and humanities to give the engineer a broader education.icted to military and civil uses. Engineers in the military designed fortification systems and various war machines. Civil engineers were responsible primarily for building and ground structures. During the early 19th century in Britain mechanical engineering developed as a separate field to provide manufacturing machines and the engines to power them. The first British professional society of civil engineers was formed in 1818; that for mechanical engineers followed in 1847. In the United States, the first mechanical engineering professional society was formed in 1880, making it the third oldest type of engineering behind civil (1852) and mining & metallurgical (1871). "The first schools in the United States to offer an engineering education were the United States Military Academy in 1817, an institution now known as Norwich University in 1819, and Rensselaer Polytechnic Institute in 1825. An engineering education is based on a strong foundation in mathematics and science; this is followed by courses emphasizing the application of this knowledge to a specific field and studies in the social sciences and humanities to give the engineer a broader education.

·ریشه واژه ربات

لغت ربات در اکثر زبان‌های دنیا با همین تلفظ دارای معنای واحدی می‌باشد. این لغت اولین‌بار در خلال سال‌های 1920 تا 1930 در نمایشنامه‌ای با نام "RUR (Rossmuse Universal Robot)" نوشته "کارل کاپک" نویسنده چک‌اسلواکی به‌‌کار برده شد. در این نمایشنامه بازیگران نقش موجوداتی مصنوعی و کوچک شبیه انسان را بازی می‌کردند، که به‌طور مطلق تحت فرمان صاحب خود قرار داشته و دستوراتش را مو‌به‌مو اجرا می‌کردند. این موجودات ربات نامیده می‌شدند که ریشه آن از لغت اسلاو (یعنی اسلواکی‌یایی!) Robota به معنای "کارگر اجباری" است.

·قوانین ربوتیک

در سال 1940،Issac Assimov سه قانون Roobtics را به شرح زیر تبیین کرد:

1. یک ربات موجودی است که نباید به انسان آزار برساند و اجازه ندهد به چیزی ضرر برسد.

2. باید از انسان اطاعت کند، مگر این ‌که با قانون اول مغایرت داشته باشد.

3. باید خودش را در برابر خطر و ضرر محافظت نماید، مگر این‌که با قانون اول و دوم مغایرت داشته باشد.

 ·دسته‌بندی ربات‌ها

ربات‌ها در سطوح مختلف دارای دو خاصیت "تنوع در عملکرد" و "قابلیت تطبیق خودکار با محیط" (automated adapting)

می‌باشند. بر اساس این دو خاصیت دسته‌بندی ربات‌ها انجام می‌گیرد.

دسته‌بندی اتحادیه ربات‌های ژاپنی(jira) به شرح زیر است:

1. وسیله‌ای که توسط دست کنترل می‌شود.

2. ربات برای کارهای متوالی بدون تغییر

3. ربات برای کار‌های متوالی متغیر

4. ربات مقلد

5. ربات کنترل

6. ربات باهوش

که در دسته‌بندی موسسه رباتیک آمریکا(RIA)، فقط ماشین‌های دسته 3 تا 6، ربات محسوب می‌شوند.

·ساختار عمومی یک ربات

یک ربات به‌طور معمول حداقل شامل 5 بخش متفاوت ولی مرتبط می‌باشد:

a. Articulated Mechanical system : AMS

(سیستم مکانیکی مفصل شده):

این سیستم متشکل از بازوها، مچ‌ها، اتصالات و عوامل نهایی مکانیکی بوده که در یک مجموعه به هم پیوسته و مرتبط جمع شده‌اند.

b. Actuators

(تحریک‌کننده‌ها):

این بخش توان لازم را تحت یک سری شرایط کنترل شده و دقیق، برای سیستم مکانیکی مفصل شده(AMS) فراهم می‌کند.

این توان از انواع الکتریکی، هیدرولیکی و یا نیوماتیکی* می‌باشد.   

c. Transmission system

(ابزارها و سیستم‌های انتقال):

این مجموعه Actuators را به AMS اتصال می‌دهد. بدین طریق توان فراهم شده توسط تحریک‌کننده‌ها به بخش مکانیکی منتقل شده و به‌گونه‌ای مجزا امکان حرکت را برای هر مفصل فراهم می‌آورد. تسمه‌های دنده‌دار و چرخ‌دنده‌ها از این نوعند.                    

d. Sensors

(حسگر‌ها):

سنسور‌ها قطعاتی هستند متشکل از ابزارهای لامسه‌ای الکتریکی یا نوری که در کنار سایر عناصر الکترونیکی ایفای نقش می‌کنند. وظیفه این المان‌ها کسب اطلاعاتی از موقعیت مفاصل ربات و شرایط محیطی مانند نور و گرما و هدف‌های موجود در محیط می‌باشد.

e. CPU

(مغز ربات):

این بخش به‌عنوان محلی برای دستور گرفتن و تصمیم‌گیری ربات می‌باشد. به‌عبارت دیگر، وظیفه پردازش اطلاعات دریافتی از سنسور‌ها بر عهده این بخش است که این وظیفه توسط برنامه‌های موجود در حافظه کامپیوتر به انجام می‌رسد. بخش نرم‌افزار هم مربوط به این قسمت است.

·برنامه‌نویسی در ربات

برنامه نویسی در ربات به دو صورت Online و Offline انجام می‌شود.

برنامه‌نویسی Online که امروزه به عنوان معمول‌ترین روش در به‌کارگیری ربات‌های صنعتی استفاده می شود، اپراتور حرکت‌های مورد نظر را به ربات آموزش می‌دهد، به‌گونه‌ای که ربات بعدا می‌تواند بدون کمک و به‌طور خودکار همان کار‌ها را تکرار کند. این نوع از برنامه‌نویسی به دو صورت انجام می‌شود: 1- آموزش دستی 2- آموزش از طریق هدایت.

در روش دستی با کمک یک جعبه کنترلی، ربات را به نقاط مورد نظر هدایت کرده و مختصات آن‌ها در حافظه کامپیوتری ربات ثبت می‌شود و به این ترتیب برای دفعات بسیار قابل تکرار است. در روش هدایت، عامل نهایی را با دست در مسیر دلخواه حرکت داده و وضعیت پیوسته هر یک از محورها در حافظ ربات ثبت می‌شود.

اما در مورد برنامه‌نویسی Offline که به برنامه‌نویسی سطح بالا موسوم است، این نکته اهمیت دارد که وقتی انجام کارهای پیچیده مورد نظر است و یا سرعت واکنش ربات به وقایع خارجی اهمیت دارد، باید از زبان های "کنترل‌کننده" ربات‌ها استفاده کرد. در این زبان‌ها علاوه بر وجود دستورات معمولی از قبیل کنترل حلقه و یا عبارات شرطی، دستوراتی برای حرکت و جابه‌جایی ربات‌ها هم در نظر گرفته شده است. این نوع برنامه‌نویسی امکان ارتباط آسان‌تر با ربات را فراهم می‌آورد.

اين رشته در به كاربردن علوم و تكنولوژي مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سيستمهايي كه اساس كار آنها مبتني بر تبديل انرژي ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان كارآيي لازم را مي‌دهد و آنها را جهت فعاليت در صنايع مختلف مكانيك در رشته حرارت و سيالات (نظير مولدهاي حرارتي، انتقال سيال نيروگاههاي آبي، موتورهاي احتراقي و ... ) آماده مي‌سازد. فارغ‌التحصيلان اين دوره قادر به طراحي و محاسبه اجزا و سيستمها در بخشهاي عمده‌اي از صنايع نظير صنايع خودروسازي ، نيروگاههاي حرارتي و آبي، صنايع غذايي، نفت، ذوب فلزات و غيره هستند.

فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند تا مقطع كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور ادامه تحصيل دهند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي و فيزيك تسلط داشته و با يك زبان خارجي آشنا باشند. دروس اين رشته شامل مطالبي در زمينه‌هاي حرارت و سيالات ، مي‌باشد.

نظر دانشجويان: با توجه به اينكه اصولا تحصيلات دانشگاهي به خصوص در زمينه‌هاي مهندسي نياز صد در صد به علاقه‌مندي داوطلب دارد، بنابراين عدم داشتن علاقه‌ و همچنين عدم تقويت دروس اساسي و پايه‌اي در بخش مكانيك مانند رياضي، فيزيك – مكانيك ، شيمي ، رسم فني (تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحيه تجزيه و تحليل در مسائل باعث دلسردي و از دست‌دادن انگيزه تحصيل و ركورد شديد در تحصيلات خواهد شد.

همان‌طور كه از نام اين گرايش پيداست مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات به مبحث حرارت و مسايل مربوط به سيالات مي پردازد. به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حركت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايي كه در اثر عبور خود در محل ايجاد مي‌كند و يا طول‌هاي ناشي از اثر افزايش و يا كاهش دما در اعضاي مختلف يك دستگاه، بررسي مي‌شود. همچنين از دروس اصلي اين رشته مي‌توان به مكانيك سيالات اشاره كرد كه نيروهاي وارد بر جسم متحرك در سيال را بررسي مي‌كند.

دكتر الستي در معرفي اين گرايش مي‌گويد:

«گرايش حرارت و سيالات به فيزيك حرارت و مكانيك سيالات مي‌پردازد و وظيفه‌اش تحليل و طراحي سيستم‌ها از ديدگاه حرارتي و سيالاتي است . براي مثال در طراحي يك موتور احتراق داخلي، مسائل مربوط به تبديل حرارت به انرژي ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب و سرد نگه‌داشتن موتور توسط يك مهندس مكانيك حرارت و سيالات بررسي مي‌شود.

همچنين مسايل مربوط به تاسيسات ساختمان و رآكتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحي نيروگاههاي مختلف ، طراحي توربو ماشين‌ها (ماشين‌هاي دوار) مثل توربين‌هاي بخار، توربين‌هاي گاز و فن‌كويل‌ها به گرايش سيالات مربوط مي‌شود.»

شهرداد صادق مهندس مكانيك گرايش حرارت و سيالات نيز در معرفي اين رشته مي‌گويد:

«دانشجويان اين گرايش در زمينه تهويه مطبوع ، دستگاههاي آب و فاضلاب و گرم كننده ساختمان‌ها و به طور كلي مباحث «تاسيساتي» مطالعه مي‌كنند. در ضمن در اين رشته مباحث مربوط به طراحي نيروگاهها ، موتورهاي احتراق داخلي و طراحي انواع موتورهاي درون‌سوز اتومبيل‌ها مطالعه مي گردد.»

مهندسی مکانیک

هدف :

الف – گرايش مكانيك در طراحي جامدات

هدف تربيت آزمايشگاهي متخصصاني است كه بتوانند در مراكز توليد و كارخانه‌ها اجزاء و مكانيزم ماشين‌آلات مختلف را طراحي كنند. دروس اين دوره شامل دروس نظري، آزمايشگاهي، كارگاه و پروژه و كارآموزي است. فارغ‌التحصيلان مي‌توانند در كارخانجات مختلف نظير خودروسازي ، صنايع نفت، ذوب فلزات و صنايع غذايي و غيره مشغول شوند و براي اين دوره امكان ادامه تحصيل تا سطح كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور وجود دارد. موفقيت داوطلبان به آگاهي آنها در دروس جبر و مثلثات، هندسه ، فيزيك و مكانيك همچنين آشنايي و تسلط آنان به زبان خارجي بستگي فراوان دارد. از جمله دروس اين دوره مي‌توان دروس مقاومت مصالح، طراحي و ديناميك را نام برد. در اين رشته زمينه اشتغال و بازاركار خوب وجود دارد و مطالب ارائه شده در طول تحصيل براي دانشجويان محسوس و قابل لمس است.

ب – گرايش مكانيك در حرارت و سيالات

اين رشته در به كاربردن علوم و تكنولوژي مربوط جهت طرح و محاسبه اجزاء سيستمهايي كه اساس كار آنها مبتني بر تبديل انرژي ، انتقال حرارت و جرم است به متخصصان كارآيي لازم را مي‌دهد و آنها را جهت فعاليت در صنايع مختلف مكانيك در رشته حرارت و سيالات (نظير مولدهاي حرارتي، انتقال سيال نيروگاههاي آبي، موتورهاي احتراقي و ... ) آماده مي‌سازد. فارغ‌التحصيلان اين دوره قادر به طراحي و محاسبه اجزا و سيستمها در بخشهاي عمده‌اي از صنايع نظير صنايع خودروسازي ، نيروگاههاي حرارتي و آبي، صنايع غذايي، نفت، ذوب فلزات و غيره هستند.

فارغ‌التحصيلان اين دوره مي‌توانند تا مقطع كارشناسي ارشد و دكتري در داخل يا خارج از كشور ادامه تحصيل دهند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي و فيزيك تسلط داشته و با يك زبان خارجي آشنا باشند. دروس اين رشته شامل مطالبي در زمينه‌هاي حرارت و سيالات ، مي‌باشد.

نظر دانشجويان: با توجه به اينكه اصولا تحصيلات دانشگاهي به خصوص در زمينه‌هاي مهندسي نياز صد در صد به علاقه‌مندي داوطلب دارد، بنابراين عدم داشتن علاقه‌ و همچنين عدم تقويت دروس اساسي و پايه‌اي در بخش مكانيك مانند رياضي، فيزيك – مكانيك ، شيمي ، رسم فني (تجسم بالا داشتن) و هوش نسبتا خوب و عدم روحيه تجزيه و تحليل در مسائل باعث دلسردي و از دست‌دادن انگيزه تحصيل و ركورد شديد در تحصيلات خواهد شد.

ج - گرايش ساخت و توليد
هدف تربيت كارشناساني است كه با به كاربردن تكنولوژي مربوط به ابزارسازي، ريخته‌گري ، جوشكاري، فرم دادن فلزات ، طرح كارگاه يا كارخانه‌هاي توليدي آماده كار در زمينه ساخت و توليد ماشين‌آلات صنايع (كشاورزي ، نظامي، ماشين‌سازي، ابزارسازي ، خودروسازي و ... ) باشند. فارغ‌التحصيلان اين دوره قادر خواهند بود در صنايعي مانند ماشين‌سازي، ابزارسازي، خودروسازي ، صنايع كشاورزي، صنايع هوايي و تسليحاتي به ساخت و توليدي ماشين‌آلات، طراحي كارگاه و يا كارخانه توليدي بپردازند و نظارت و بهره‌برداري و اجراي صحيح طرحها را عهده‌دار شوند. داوطلبان اين رشته بايد در دروس رياضي، فيزيك و مكانيك از آگاهي كافي برخوردار باشند. دروس اين دروه شامل مطالبي در مورد نحوه توليد، طراحي قالبهاي پرس، طراحي قيد و بندها، كار و برنامه‌ريزي با ماشينهاي اتوماتيك، اصول كلي و نحوه كار با ماشينهاي دستي و تعمير و نصب تمام سرويسهاي صنعتي مي باشد و درصد نسبتا بالايي از آنها به صورت عملي ارائه مي‌گردد. داوطلب بايد سالم باشد تا بتواند كارهاي كارگاهي را به خوبي انجام دهد و استعداد كارهاي فني را داشته باشد. با توجه به خودكفايي صنايع كشور اين رشته داراي بازار كار خوبي است.

در حقيقت رشته مكانيك بخشي از علم فيزيك است كه با استفاده از مفاهيم پايه علم فيزيك و به تبع آن رياضي به بررسي حركت اجسام و نيروهاي وارد بر آنها مي‌پردازد و مي‌كوشد تا با توجه به نتايج بررسي‌هاي خود ، طرحي نو در زمينه فن‌شناسي و صنعت ارائه دهد و در راه پيشرفت انسان گامي به جلو بردارد.

به عبارت ديگر رشته مكانيك، رشته پياده كننده علم فيزيك است چون براي مثال بررسي حركت خودرو و عوامل موثر بر روي آن برعهده فيزيك است. اما اين كه چگونه حركت آن تنظيم گردد بر عهده مكانيك مي‌باشد.

دكتر آريا الستي استاد مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي شريف در معرفي اين علم مي‌گويد:

«علم مكانيك به تحليل حركت و عوامل ايجاد كننده حركت مانند نيروها و گشتاورها و شكل حركت مي‌پردازد. اما مهندسي مكانيك تا حدودي با علم مكانيك تفاوت دارد چرا كه يك مهندس مكانيك علاوه بر علم مكانيك بايد بسياري از علوم ديگر را ياد گرفته و بعضي از هنرها را نيز كسب كند. شايد بتوان گفت كه رشته مهندسي مكانيك ، رشته تحليل و طراحي سيستم‌هاي ديناميكي و استاتيكي است.»

دكتر محمد دورعلي يكي ديگر از اساتيد مهندسي مكانيك دانشگاه صنعتي شريف نيز در معرفي اين رشته مي‌گويد:

«رشته مهندسي مكانيك را شايد بتوان از نقطه‌نظر تنوع موضوعات تحت پوشش، جامع‌ترين رشته مهندسي به شمار آورد. چون رشته مهندسي مكانيك در برگيرنده تمامي علوم و فنوني است كه با توليد ، تبديل و استفاده از انرژي، ايجاد و تبديل حركت و انجام كار، توليد و ساخت قطعات و ماشين‌آلات و به كارگيري مواد مختلف در ساخت آنها و همچنين طراحي و كنترل سيستم‌هاي مكانيكي، حرارتي و سيالاتي مرتبط مي‌باشد.

به عبارت ديگر محاسبات فني، مدلسازي و شبيه‌سازي ، طراحي و تهيه نقشه‌ها ، تدوين روش ساخت ، توليد و آزمايش تمامي ماشين‌آلات و تاسيسات موجود در دنيا ، با تكيه بر توانايي‌هاي مهندسان مكانيك انجام مي‌گيرد.»

گرايش‌هاي مقطع ليسانس:

رشته مهندسي مكانيك داراي سه گرايش «طراحي جامدات ، حرارت و سيالات، ساخت و توليد» در مقطع ليسانس مي‌باشد كه البته دانشگاه صنعتي شريف داراي گرايشهاي ديگري نيز هست.

مهندسي مكانيك ( در سطح كارشناسي)

در شروع آموزش مهندسي در ايران ، مهندسي مكانيك با برق يكي بود و «الكترومكانيك» ناميده مي‌شد. اما اين دو رشته حدود 45 سال پيش از هم جدا شدند و به مرور رشته‌هاي ديگري مانند مهندسي شيمي و مواد نيز از مهندسي مكانيك جدا شد و مهندسي مكانيك به عنوان رشته مهندسي مكانيك عمومي ارائه گرديد. ولي با پيشرفت صنعت و نياز صنايع به تخصص‌هاي مختلف در اين زمينه، از مهندسي مكانيك عمومي دو گرايش «طراحي جامدات» و «حرارت و سيالات» و بعد از آن «ساخت و توليد» بيرون آمد و بالاخره بايد به مهندسي دريا اشاره كرد كه هنوز در دانشگاه صنعتي شريف به عنوان يكي از گرايشهاي مهندسي مكانيك ارايه مي‌شود. ما در اين‌جا به معرفي اجمالي هر يك از گرايشهاي فوق مي‌پردازيم.

گرايش حرارت و سيالات
همان‌طور كه از نام اين گرايش پيداست مهندسي مكانيك گرايش حرارت و سيالات به مبحث حرارت و مسايل مربوط به سيالات مي پردازد. به عبارت ديگر در اين رشته عوامل موثر بر خواص مختلف حركت سيال بخصوص سيال داغ مطالعه شده و اثر عبور سيال بر محيط محل عبور مانند نيروهايي كه در اثر عبور خود در محل ايجاد مي‌كند و يا طول‌هاي ناشي از اثر افزايش و يا كاهش دما در اعضاي مختلف يك دستگاه، بررسي مي‌شود. همچنين از دروس اصلي اين رشته مي‌توان به مكانيك سيالات اشاره كرد كه نيروهاي وارد بر جسم متحرك در سيال را بررسي مي‌كند.

دكتر الستي در معرفي اين گرايش مي‌گويد:

«گرايش حرارت و سيالات به فيزيك حرارت و مكانيك سيالات مي‌پردازد و وظيفه‌اش تحليل و طراحي سيستم‌ها از ديدگاه حرارتي و سيالاتي است . براي مثال در طراحي يك موتور احتراق داخلي، مسائل مربوط به تبديل حرارت به انرژي ، انتقال حرارت، حفظ موتور در حرارت مناسب و سرد نگه‌داشتن موتور توسط يك مهندس مكانيك حرارت و سيالات بررسي مي‌شود.

همچنين مسايل مربوط به تاسيسات ساختمان و رآكتورها، انتقال آب ، نفت و گاز ، طراحي نيروگاههاي مختلف ، طراحي توربو ماشين‌ها (ماشين‌هاي دوار) مثل توربين‌هاي بخار، توربين‌هاي گاز و فن‌كويل‌ها به گرايش سيالات مربوط مي‌شود.»

شهرداد صادق مهندس مكانيك گرايش حرارت و سيالات نيز در معرفي اين رشته مي‌گويد:

«دانشجويان اين گرايش در زمينه تهويه مطبوع ، دستگاههاي آب و فاضلاب و گرم كننده ساختمان‌ها و به طور كلي مباحث «تاسيساتي» مطالعه مي‌كنند. در ضمن در اين رشته مباحث مربوط به طراحي نيروگاهها ، موتورهاي احتراق داخلي و طراحي انواع موتورهاي درون‌سوز اتومبيل‌ها مطالعه مي گردد.»

گرايش طراحي جامدات
گرايش طراحي جامدات به بررسي انواع نيروها، حركتها و تاثير آنها بر اجزاء مختلف ماشين مي‌پردازد. در واقع مهندس طراحي جامدات با توجه به نيازهاي جامعه ، دستگاهها و ماشين‌هاي مختلف را طراحي مي‌كند.

محمد رضوي مهندس مكانيك گرايش طراحي جامدات در معرفي اين گرايش مي‌گويد:

«هر ماشين از دو قسمت متحرك و ثابت تشكيل شده است. حال بررسي اين مطلب كه حركت مورد نياز ماشين از چه راهي تامين شده و چگونه از منبع توليد به جايگاه مورد استفاده انتقال پيدا كند و بالاخره چگونه از اين حركت استفاده گردد تا بيشترين بازدهي را داشته باشد، در حيطه وظايف مهندسي طراحي جامدات است. همچنين ابداع و پيش‌بيني دستگاه تنظيم ماشين‌آلات نيز از مسايل مطرح در اين گرايش مي‌باشد.

در واقع مهندس طراح جامدات بايد تمامي نيروها و گشتاورهايي را كه به هر عضو ماشين وارد مي‌شود بررسي كرده و بهترين حالت قطعه مورد نظر را براي تمامي آن نيروها و گشتاورها و همچنين در براي داشتن بهترين كارايي به دست آورده و كارايي مناسب آن قطعه را در زمان طولاني تضمين كند.»

دكتر الستي در معرفي اين گرايش مي‌گويد:

« طراحي سيستم ، طراحي ماشين‌هاي تراش، فرز، چاپ و قسمت‌هاي تعليق ، سيستم‌هاي انتقال قدرت و ديناميك يك خودرو، توسط مهندسان اين گرايش طراحي مي‌شود. همچنين يك هواپيما قسمتهاي مربوط به فرود، پرواز، كنترل پرواز به نحوي مربوط به طراحي جامدات مي‌گردد.»

دكتر قرشي استاد دانشگاه صنعتي شريف نيز در معرفي اين گرايش مي‌گويد:

«گرايش طراحي جامدات به طراحي ماشين‌آلات و اجزاي آنها، ارتعاشات ماشين‌آلات، ديناميك آنها و كنترل سيستم‌ها مي‌پردازد.»

گفتني است كه دو گرايش طراحي جامدات و حرارت و سيالات بسيار نزديك به هم هستند و تنها در 20 واحد درسي با يكديگر تفاوت دارند. بنابراين فارغ‌التحصيلان آنها نيز توانايي‌هاي مشترك زيادي دارند.

گرايش ساخت و توليد
يك قطعه بايد به چه روشي ساخته شود تا داراي توليدي سريع و ارزان و همچنين كيفيت مناسب و وقت و كارايي مطلوب باشد؟

پاسخ به اين سوال مهم بر عهده مهندسان گرايش ساخت و توليد است. چرا كه به گفته دكتر الستي يك مهندس ساخت و توليد به مسائل مربوط به ساخت بهينه و توليد با كيفيت بالا مي‌پردازد. در واقع اين گرايش بيشتر به مشكلات و معضلات ساخت و توليد مي‌پردازد و در نتيجه نسبت به دو گرايش حرارت و سيالات و طراحي جامدات علمي‌تر است و دو گرايش فوق جنبه عملي‌تر دارند.

دكتر قرشي نيز با تاكيد بر كابردي بودن اين گرايش مي‌گويد:

«گرايش ساخت و توليد به زمينه‌هاي كاربردي مهندسي مكانيك مي‌پردازد و مهندس اين گرايش در زمينه شكل دادن فلزات ، طراحي قالب‌ها و ساخت قطعه‌هاي گوناگون فعاليت مي‌كند.»

گرايش مهندسي دريا
يكي از گرايش‌هاي مهندسي مكانيك كه تنها در دانشگاه صنعتي شريف ارائه مي‌گردد، مهندسي دريا (كشتي‌سازي) است چرا كه در دانشگاههاي ديگر از جمله دانشگاه صنعتي اميركبير، دانشگاه خليج فارس و دانشگاه سيستان و بلوچستان، مهندسي دريا به عنوان يك رشته مستقل با سه گرايش مهندسي كشتي‌سازي ، مهندسي كشتي و دريانوردي ارائه مي‌شود.

اما چرا دانشگاه صنعتي شريف، مهندسي دريا را به عنوان يكي از گرايش‌هاي مهندسي مكانيك ارائه مي‌دهد؟

دكتر الستي در پاسخ‌ به اين سوال مي‌گويد:

«مهندس دريا گرايش كشتي‌سازي مسائلي از قبيل طراحي بدنه، استحكام بدنه، سيستم‌هاي پيشرانه (موتور گيربكس) ، پايداري كشتي در مقابل امواج كناري جانبي كشتي و طراحي مربوط به ناوبري (مسيريابي كشتي) را مطالعه مي‌كند كه همه اين مسائل در گرايش‌هاي ديگر مكانيك نيز مطرح مي‌شود و فقط مهندسي كشتي‌سازي اين مسائل را به صورت تخصصي در ارتباط با كشتي و سازه‌هاي دريايي مثل اسكله‌ها و سكوهاي نفتي متحرك مطالعه مي‌كند. به عبارت ديگر يك مهندس دريا ، مهندس مكانيكي است كه در كاربردهاي دريايي مشغول به كار مي‌باشد.»

گفتني است كه در دانشگاه صنعتي شريف، رشته مهندسي هوا و فضا نيز در دانشكده مكانيك ارائه مي‌گردد و اساتيد اين دانشكده ، مهندسي هوا و فضا را يكي از گرايش‌هاي مكانيك به شمار مي‌آورند.

آينده شغلي ، بازاركار، درآمد:

در حال حاضر دانشجوي توانمند مهندسي مكانيك پس از فارغ‌التحصيلي مشكل كاريابي ندارد چرا كه به گفته دكتر دورعلي توسعه سخت‌افزاري و رشد مسايل مهندسي ، گرايش به سمت توليد داخل و ايجاد تكنولوژي توليد تجهيزات و وسايل در داخل كشور و روي آوردن به خدمات مهندسي در داخل كشور به علت محدوديت‌هاي ارزي و كاهش درآمدهاي نفتي، باعث رشد چشمگير بازاركار مهندسان مكانيك در ايران شده است.

دكتر دورعلي در ادامه مي‌گويد:

«يك مهندس مكانيك در حال حاضر در زمينه‌هاي مختلفي فعاليت مي‌كند كه از جمله آنها مي‌توان به موارد زير اشاره كرد:

طراحي و ساخت تمامي ماشين‌آلات و قطعات آنها، اعم از ماشين‌آلات توليدي تمامي صنايع، لوازم خانگي و تجهيزات پزشكي.

- طراحي و ساخت تجهيزات مكانيكي نيروگاههاي فسيلي، اتمي ، خورشيدي ، بادي و آبي.

- طراحي و ساخت تجهيزات و سيستم‌هاي انتقال و تصفيه آب، سيستم‌هاي مكانيكي و كنترلي پالايشگاهها و كارخانجات شيميايي.

- طراحي و ساخت تاسيسات حرارتي و برودتي ساختمانها و اماكن، بالابرها و آسانسورها و سيستم‌هاي حمل و نقل.

- ساخت ماشين‌آلات تغليظ و بازيافت مواد مثل كارخانجات قند، كاغذسازي ، سيمان ، نساجي ، نمك و كنسانتره .

- طراحي و ساخت وسايل و تجهيزات حمل و نقل زميني، دريايي و هوايي.

- ساخت تجهيزات دفاعي مانند تانك، راكت، اژدر و پلهاي متحرك

- ساخت روبات‌ها ، بازوهاي مكانيكي و سيستم‌هاي توليد.

در ضمن يك مهندس مكانيك مي‌تواند به عنوان كارشناس و مشاور فني در بانك‌ها ، شركت‌هاي سرمايه‌گذاري و بيمه و شركت‌هاي بازرسي و نظارت امور بين‌المللي فعاليت بكند.»

دكتر الستي نيز در اين زمينه مي‌گويد:

«در همه جاي دنيا يك فارغ‌التحصيل مهندسي مكانيك مثل يك موم خام است كه دانش كافي دارد و در هر زمينه‌اي كه كار كند مي‌تواند در آن زمينه متخصص بشود.

براي مثال مي‌تواند در تحليل و طراحي خودرو، در طراحي و ساخت ماشين‌هاي ابزار و حتي در تدوين و توليد برنامه‌هاي كامپيوتري فعاليت بكند. يعني رشته مكانيك زمينه كار و زمينه انتخاب بسيار گسترده‌اي را در مقابل فارغ‌التحصيلان اين رشته قرار مي‌دهد.»

دكتر قرشي نيز در مورد فرصت‌هاي شغلي، گرايش مهندسي دريا مي‌گويد:

«بدون شك چون مهندسي دريا نسبت به گرايش‌هاي ديگر رشته مكانيك تخصصي‌تر است، فرصت‌هاي شغلي آن نيز محدودتر مي‌باشد اما با اين وجود فارغ‌التحصيلان اين گرايش مي‌توانند در كارخانه‌هاي كشتي‌سازي كشور مثل كارخانه كشتي‌سازي «صدرا» در بوشهر ، كارخانه «نكا» در شمال و «اروندان» در خليج فارس مشغول به كار گردند و يا در سازمان بنادر و كشتي‌راني وظيفه ساخت سكوهاي شناور را بر عهده بگيرند.»

توانايي‌هاي مورد نياز و قابل توصيه :

«مكانيك بهشت رياضيات است.» اين جمله زيبا از «لئونارد اولر» رياضي‌دان بزرگ سوئيسي، بيانگر ارتباط تنگاتنگ رياضيات با مكانيك است. در واقع مهندسي مكانيك بخصوص در گرايش حرارت و سيالات از مباحث و مسايل رياضي بسيار استفاده مي‌كند. از سوي ديگر همان‌طور كه پيش از اين گفتيم مكانيك بخشي از علم فيزيك است و حتي دانش‌آموزان دوره متوسطه نيز با علم مكانيك در كتاب فيزيك خود آشنا مي‌شوند و اين علم بخصوص در گرايش طراحي جامدات اهميت بسياري دارد. به همين دليل دانشجوي مهندسي مكانيك بايد در دو درس رياضي و فيزيك قوي بوده و همچنين از هوش، استعداد و قدرت تجسم خوبي برخوردار باشد.

دكتر الستي در مورد توانايي‌هاي لازم براي دانشجوي اين رشته مي‌گويد:

«فعاليت در رشته مهندسي مكانيك بسيار متنوع است و در نتيجه هم دانشجوي علاقه‌مند به كارهاي تئوريك مي‌تواند جذب اين رشته شده و در بخش‌هاي نظري و تئوري فعاليت كند و هم دانشجوي خلاق و علاقه‌مند به طراحي و ساخت وسايل و دستگاههاي مختلف مي‌تواند اين رشته را انتخاب نمايد. اما بدون شك يك مهندس مكانيك موفق كسي است كه به ياري دو بال علم و عمل پيشرفت كند. به همين خاطر من در دانشگاه ، دانشجويان را تشويق مي‌كنم كه پروژه‌هاي تحقيقاتيشان تلفيقي از كار تئوريك و عملي باشد.»

دانشجوي اين رشته بايد از نظر جسمي آمادگي كار در محيطهاي پرجمعيت و كارخانجات دور از شهر را داشته باشد.

وضعيت ادامه تحصيل در مقاطع بالاتر:

امكان ادامه تحصيل در مقاطع كارشناسي ارشد و دكتراي تخصصي ميسر مي‌باشد. در دوره كارشناسي ارشد 32 واحد و در دوره دكترا 48 واحد درسي ارايه مي‌گردد.

رشته‌هاي مشابه و نزديك به اين رشته :

رشته مهندسي مكانيك به عنوان جامع‌ترين رشته مهندسي داراي دروس مشترك با اغلب رشته‌هاي مهندسي ديگر نظير مهندسي دريا ، مهندسي شيمي، مهندسي هوا فضا و ... مي‌باشد.

مصاحبه با دانشجوي مشغول به تحصيل :

مهندسي مكانيك جامع‌ترين رشته مهندسي است كه در آن با اصول اساسي طراحي تمامي سيستمهاي محيط پيرامون آشنا مي‌شويم . دروس اين رشته غالبا كاربردي بوده و در ارتباطي تنگاتنگ با دروس رياضيات و فيزيك است. دانشجوي اين رشته بايد فردي خلاق و داراي قدرت تجسم كافي باشد تا بتواند در طراحي مكانيزمها موفق باشد.

وضعيت نياز كشور به اين رشته در حال حاضر :

دانش مكانيك دانش زندگي است . در هر مجتمع و كارگاه صنعتي نياز به فارغ‌التحصيلان اين رشته امري ضروري و مشهود است و با توجه به حركتهاي صنعتي اين چندساله اخير كشور مهندسين مكانيك بيش از پيش در گرداندن چرخ صنعت دخيل شده‌اند و راه همواره براي رشد و ترقي آنها گشاده است.

نكات تكميلي :

رشته مهندسي مكانيك داراي واحدهايي ملموس و كاربردي است ولي داشتن شناخت كافي نسبت به اين رشته قبل از انتخاب آن ضروري است. اغلب واحدهاي اين رشته داراي رياضيات ديفرانسيلي پيچيده و تجسم فيزيكي هستند كه منجر به سخت‌شدن اين واحدها مي‌شوند. ضمنا واحدهاي كارگاهي و فعاليت در واحدهاي توليدي نيز از ويژگي‌هاي اين رشته مي‌باشد كه داوطلبان آن را با محيطهاي صنعتي آشنا كرده و پيوند مي‌زند.