- عنوان کتاب: Complex Engineering Systems – Modeling and Optimization
- نویسنده: Satyvir Singh Mukesh Kumar Awasthi
- حوزه: سیستم پیچیده
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 383
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 7.40 مگابایت
این کتاب، بررسی دقیق و سیستماتیک سیستمهای مهندسی پیچیده (CES) را ارائه میدهد و با ادغام نظریههای بنیادی، تکنیکهای مدلسازی پیشرفته و استراتژیهای بهینهسازی پیشرفته، شکاف بین مفاهیم نظری و کاربردهای عملی را پر میکند. این کتاب که به عنوان یک مرجع جامع طراحی شده است، برای محققان، مهندسان و دانشجویان تحصیلات تکمیلی که به دنبال تجزیه و تحلیل، مدلسازی و بهینهسازی CES در حوزههای مختلف، از دینامیک سیالات و انتقال حرارت گرفته تا تعاملات چندفیزیکی و هوش محاسباتی هستند، مناسب است. این کتاب با بیان اصول CES در فصل 1، معرفی ماهیت چندرشتهای، رفتارهای نوظهور و اصول کلیدی مانند مقیاسپذیری، تابآوری و ادغام سیستم، آغاز میشود. این کتاب بر اهمیت رویکردهای مبتنی بر مدل و تفکر سیستمی در پرداختن به چالشهای CES تأکید میکند. فصل 2 مبانی ریاضی را مطرح میکند و معادلات دیفرانسیل، مدلهای تصادفی و ابزارهای محاسباتی برای تجزیه و تحلیل سیستمهای پویا را پوشش میدهد، در حالی که فصل 3 به تکنیکهای بهینهسازی، از جمله الگوریتمهای ژنتیک، برنامهنویسی پویا و استراتژیهای مبتنی بر هوش مصنوعی برای افزایش عملکرد و کاهش هزینه میپردازد. فصلهای بعدی به روششناسیها و کاربردهای تخصصی میپردازند. فصل 4 مدلسازی چندفیزیکی را بررسی میکند و بر تحلیلهای جفتشده در حوزههای ساختاری، حرارتی و الکترومغناطیسی تأکید دارد. فصل ۵ روشهای عددی برای دینامیک سیالات را با استفاده از طرحهای کرانک-نیکلسون و شبکههای شیشکین برای مقابله با آشفتگیهای تکین، پیش میبرد. فصل ۶ روشهای باقیمانده وزنی برای مسائل مقدار مرزی را ارزیابی میکند و تکنیکهایی مانند گالرکین و حداقل مربعات را با هم مقایسه میکند، در حالی که فصل ۷ جریان MHD استوکس در میکروکانالها را با استفاده از روش المان مرزی و کاربردهای آن در میکروفلوئیدیک بررسی میکند. بهینهسازی سیستم و راهحلهای مهندسی کاربردی در فصلهای بعدی در مرکز توجه قرار میگیرند. فصل ۸ مدلهای صفبندی را برای بهرهوری منابع تجزیه و تحلیل میکند و فصل ۹ حسگری فشار میکروفلوئیدیک مبتنی بر MEMS را برای دستگاههای آزمایشگاهی روی تراشه بررسی میکند. فصلهای ۱۰ و ۱۱ دینامیک نانوسیال را بررسی میکنند و از مدلهایی مانند Xue و Cattaneo-Christov برای مطالعه تابش حرارتی، اثرات MHD و جریانهای محیط متخلخل استفاده میکنند. فصل ۱۲ تجزیه و تحلیل جریان چند فازی در سیستمهای کرایوژنیک را با استفاده از مدلهای حجم سیال ارائه میدهد و فصل ۱۳ حساب دیفرانسیل و انتگرال کسری را برای انتقال حرارت وابسته به حافظه معرفی میکند. فصلهای پایانی رویکردهای محاسباتی و دادهمحور نوظهور را برجسته میکنند. فصل ۱۴، نظریه انشعاب را برای مدیریت دینامیک آشوبناک در سیستمهای گسسته به کار میبرد، در حالی که فصل ۱۵، یادگیری ماشین (شبکه عصبی مصنوعی) را با روشهای عددی برای پیشبینی اثرات انتشار گرما ترکیب میکند. در نهایت، فصل ۱۶، دینامیک سیالات محاسباتی را به عنوان ابزاری همهکاره برای بهینهسازی طرحها در سیستمهای مهندسی، زیستپزشکی و محیطی بررسی میکند. این کتاب با متحد کردن دیدگاههای چندرشتهای – از مدلسازی ریاضی و شبیهسازیهای محاسباتی گرفته تا بهینهسازی تقویتشده با هوش مصنوعی – خوانندگان را به ابزارها و بینشهای مورد نیاز برای حل چالشهای CES در دنیای واقعی مجهز میکند. این کتاب با ارائه مطالعات موردی، تحلیلهای مقایسهای و روشهای ترکیبی، هم به عنوان مرجع و هم الهامبخش برای پیشبرد تحقیقات و نوآوری در مهندسی سیستمهای پیچیده عمل میکند.
This book offers a rigorous and systematic examination of complex engineering systems (CES), integrating foundational theories, advanced modeling techniques, and cutting- edge optimization strategies to bridge the gap between theoretical concepts and practical applications. Designed as a comprehensive reference, it caters to researchers, engineers, and graduate students seeking to analyze, model, and optimize CES across diverse domains, from fluid dynamics and heat transfer to multi-physics interactions and computational intelligence. The book begins by establishing the fundamentals of CES in Chapter 1, introducing their multidisciplinary nature, emergent behaviors, and key principles such as scalability, resilience, and system integration. It underscores the importance of model-based approaches and systems thinking in addressing CES challenges. Chapter 2 lays the mathematical groundwork, covering differential equations, stochastic models, and computational tools for dynamic system analysis, while Chapter 3 transitions to optimization techniques, including genetic algorithms, dynamic programming, and AI-driven strategies for performance enhancement and cost reduction. Subsequent chapters delve into specialized methodologies and applications. Chapter 4 explores multi-physics modeling, emphasizing coupled analyses across structural, thermal, and electromagnetic domains. Chapter 5 advances numerical methods for fluid dynamics, employing Crank-Nicolson schemes and Shishkin meshes to tackle singular perturbations. Chapter 6 evaluates weighted residual methods for boundary value problems, comparing techniques like Galerkin and least squares, while Chapter 7 investigates MHD Stokes flow in microchannels using the boundary element method, with applications in microfluidics. System optimization and applied engineering solutions take center stage in later chapters. Chapter 8 analyzes queueing models for resource efficiency, and Chapter 9 reviews MEMS-based microfluidic pressure sensing for lab-on-a-chip devices. Chapters 10 and 11 examine nanofluid dynamics, leveraging models like Xue and Cattaneo-Christov to study thermal radiation, MHD effects, and porous media flows. Chapter 12 presents multiphase flow analysis in cryogenic systems using volume of fluid models, and Chapter 13 introduces fractional calculus for memory-dependent heat transfer. The concluding chapters highlight emerging computational and data-driven approaches. Chapter 14 applies bifurcation theory to manage chaotic dynamics in discretized systems, while Chapter 15 combines machine learning (artificial neural network) with numerical methods to predict thermodiffusion effects. Finally, Chapter 16 reviews computational fluid dynamics as a versatile tool for optimizing designs across engineering, biomedical, and environmental systems. By unifying multidisciplinary perspectives – from mathematical modeling and computational simulations to AI-augmented optimization – this book equips readers with the tools and insights needed to solve real-world CES challenges. Featuring case studies, comparative analyses, and hybrid methodologies, it serves as both a reference and an inspiration for advancing research and innovation in complex systems engineering.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Complex Engineering Systems

نظرات کاربران