« Home « Kết quả tìm kiếm

Các phương pháp tính truyền nhiệt - P2


Tóm tắt Xem thử

- áp dụng các ph−ơng pháp xấp xỉ τ d dtije.
- sẽ đ−ợc hệ ph−ơng trình.
- ta có hệ ph−ơng trình đại số:.
- và các ph−ơng trình có nút trên biên, cạnh, góc, khác..
- Ph−ơng trình F(T n , T x m.
- 0 có n ≠ 1 hoặc m ≠ 1 gọi là ph−ơng trình phi tuyến tính.
- Điều kiện biên đ−ợc mô tả bởi một ph−ơng trình vi phân phi tuyến gọi là điều kiện biên phi tuyến.
- định nhờ định luật Stefan-Boltzmann, thì ph−ơng trình cân bằng nhiệt trên biên có dạng:.
- Đó là một ph−ơng trình vi phân (hay điều kiện biên) phi tuyến tính.
- Sai phân theo x: ph−ơng trình cân bằng nhiệt là:.
- p ta có hệ ph−ơng trình đại số, viết ở dạng ma trận nh− sau:.
- α λ [T(L,τ)-T f2 ] Bài toán này đ−ợc giải t−ơng tự nh− trên, chỉ khác ph−ơng trình cân bằng nhiệt cho nút biên W 2 là:.
- Xấp xỉ Euler dẫn tới ph−ơng trình:.
- Do đó, dạng ma trận của hệ ph−ơng trình đại số là:.
- Ph−ơng trình này cũng đ−ợc giải với điền kiện đầu θ (X,0.
- Khi giải hệ ph−ơng trình trên, phải th−ờng xuyên tính lại số hạng.
- ph−ơng pháp phần tử hữu hạn finite element method (FEM).
- Nội dung và các b−ớc của ph−ơng pháp phân tử hữu hạn.
- T− t−ởng của FEM là thay bài toán giải hệ ph−ơng trình vi phân (t) bằng một bài toán biến phân t−ơng ứng, tức là tìm hàm số t làm cực tiểu một phiếm hàm I t−ơng ứng bài toán (t)..
- mãn hệ M ph−ơng trình vi phân th−ờng cấp 1 nh− sau:.
- 0, hàm t đ−ợc xác định theo hệ ph−ơng trình đại số: (K+ H) [t.
- Nếu bài toán (t) không ổn định, thì sau khi sử dụng phép sai phân thời gian, ta thu đ−ợc một hệ M ph−ơng trình đại số, cho phép xác.
- Để giải hệ ph−ơng trình vi phân (t) theo FEM, có thể tiến hành các b−ớc nh− sau:.
- Mô tả điều kiện cực tiểu δI = 0 ở dạng hệ ph−ơng trình vi phân th−ờng cấp 1 của các nhiệt độ nút (hoặc hệ ph−ơng trình đại số khi (t) là bài toán ổn định).
- Đó là hệ ph−ơng trình đại số của t và &.
- 0, tiếp tục dùng phép sai phân thời gian, chuyển hệ ph−ơng trình vi phân theo dτ thành hệ ph−ơng trình đại số và giải theo điều kiện đầu..
- Lý thuyết biến phân là một ngành của toán học chuyên nghiên cứu các ph−ơng pháp tìm cực trị của các phiếm hàm.
- Ph−ơng pháp biên phân:.
- Ph−ơng pháp biến phân là ph−ơng pháp sử dụng điều kiện cực tiểu để tìm đ−ờng cong cực trị..
- Ph−ơng trình (E) gọi là ph−ơng trình Euler..
- Ph−ơng pháp tìm đ−ờng cong cực trị là:.
- 1) Tích phân ph−ơng trình Euler thu đ−ợc hàm y(x,c 1 , c 2.
- ph−ơng trình (E) có dạng F y - F y'y .y'-F y'y' .y.
- C 1 là một ph−ơng trình vi phân không chứa x, giải đ−ợc bằng cách tách biến hoặc đổi biến, ví dụ.
- C 1 là ph−ơng trình vi phân cấp 1 phi tuyến..
- 2t = ϕ ta có đ−ờng đoản thời là đ−ờng cycloid, mô tả bởi ph−ơng trình dạng tham số sau:.
- Xác định phiếm hàm I[t(x,τ)] t−ơng ứng bài toán (t) bằng cách so sánh ph−ơng trình vi phân dẫn nhiệt và ph−ơng trình Euler- Lagrange để tìm hàm F.
- Tích phân 2 ph−ơng trình trên theo t và t x , coi t và t x là biến độc lập, ta có:.
- các phần tử hữu hạn, so với hàm t(x) chính xác ch−a biết thỏa mãn ph−ơng trình cân bằng nhiệt 2.
- Lập hệ ph−ơng trình vi phân:.
- Hệ ph−ơng trình vi phân th−ờng này đ−ợc thiết lập nhờ máy tính bằng cách đ−a vào các số liệu.
- Nếu nhân ph−ơng trình C[ t &.
- λ∆ x ta nhận đ−ợc hệ ph−ơng trình vi phân dạng ma trận chuẩn hoá.
- Dùng phép sai phân thời gian để chuyển thành hệ ph−ơng trình đại số:.
- Khác với FDM, xấp xỉ Euler với FEM luôn cho 1 hệ ph−ơng trình.
- Ví dụ, khi E = 4, hệ ph−ơng trình đại số theo xấp xỉ Euler là: (khi chuẩn hoá nh− trên và đặt p = F 2.
- 0→ Hệ ph−ơng trình có dạng nh− trong khung trên, bỏ ẩn số θ 1 .
- So với FDM, FEM có 2 nh−ợc điểm: Hệ ph−ơng trình đại số luôn ở dạng ẩn, giới hạn chọn ∆τ nhỏ hơn..
- Ví dụ, hệ ph−ơng trình trong khung nói trên có thể viết (khi θ 1 = 0).
- Sau khi chuẩn hoá, thay θ 1 = 0, hệ ph−ơng trình đại số có dạng:.
- Hệ này có thể giải bằng ph−ơng pháp khử Gauss, bắt đầu từ điều kiện đầu θ (X, 0.
- Bài toán t(x, τ) W 2 /W 3.
- So sánh ph−ơng trình Euler-lagrange.
- F với các ph−ơng.
- Với các nút trong, ph−ơng trình ρCt τ = λt xx t−ơng ứng với F.
- ĐK cực tiểu I là chọn [t] thoả mãn hệ ph−ơng trình vi phân cấp 1 sau:.
- K ' vào ph−ơng trình trên, ta thu đ−ợc:.
- λ , ta thu đ−ợc ph−ơng trình đại số là:.
- Cụ thể, hệ ph−ơng trình đại số dạng ma trận của bài toán (6.5.1) là:.
- Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán không ổn định 2 chiều t(x, y, τ ) với biên cô lập.
- Tìm t(x, y, τ) cho bởi hệ ph−ơng trình vi phân sau:.
- Tìm hàm tích phân F bằng cách so sánh 2 ph−ơng trình vi phân:.
- (Ph−ơng trình vi phân DN.
- Biến phân δI là phần năng l−ợng tự do d− ra so với ph−ơng trình cân bằng nhiệt chính xác, có số.
- Đó là hệ M ph−ơng trình vi phân cấp 1 của các nhiệt độ nút..
- Nếu sai phân theo ph−ơng pháp Euler, [t] k+1 = [t] k + ∆τ[t] k , sẽ.
- đ−ợc hệ ph−ơng trình đại số M ẩn có dạng:.
- Hệ ph−ơng trình dạng ẩn C [t] k+1 = (C - ∆τK)[t] k đ−ợc giải từ điều kiện đầu t (x, y, 0.
- Ta sẽ giải bài toán không ổn định 2 chiều với biên W 20 , W 1 cho bởi hệ ph−ơng trình sau đây:.
- Đánh số phần tử và nút, theo ph−ơng có số nút ít tr−ớc..
- 4) Lập hệ ph−ơng trình đại số, ví dụ, dạng Euler:.
- Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán không ổn định t (x,y, τ ) tổng quát.
- Tìm trong D hàm t (x,y,τ) thoả mãn hệ ph−ơng trình sau:.
- So sánh ph−ơng trình Euler - Lagrange.
- các ph−ơng trình của hệ (t) ta có:.
- -Với nút trong có nguồn nhiệt q v , từ ph−ơng trình VPDN.
- Ph−ơng trình vi phân dẫn nhiệt cho nút trong có qv sẽ t−ơng ứng với.
- Với nút trên biên W 2 , ph−ơng trình q = -λgradt t−ơng ứng với F q = qt..
- Với nút trên biên W 3 , ph−ơng trình α(t - t f.
- Theo FEM, ma trận các nhiệt độ nút [t] cần đ−ợc xác định theo hệ ph−ơng trình vi phân cấp 1 sau:.
- Phát biểu sai phân để đ−a về hệ ph−ơng trình đại số:.
- Hệ ph−ơng trình vi phân C.
- (hs + q s + q v ) sẽ có dạng hệ ph−ơng trình đại số theo các phép xấp xỉ.
- Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán có λ = λ(t) Khi hệ số dẫn nhiệt λ phụ thuộc nhiệt độ λ = λ (t), ta phải điều chỉnh lại biểu thức của.
- Nếu dùng xấp xỉ Euler ta có hệ ph−ơng trình đại số sau:.
- k [t] k+1 = -Kt k [t] k với ph−ơng trình.
- Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán biên phi tuyến:.
- Phép xấp xỉ Euler dẫn tới hệ ph−ơng trình đại số sau:.
- R là ma trận phụ thuộc T 1 nên hệ này giải bằng ph−ơng pháp lặp..
- Ph−ơng pháp phần tử hữu hạn giải bài toán 3 chiều t (x,y,z, τ ) không ổn định.
- mãn hệ ph−−ơng trình (t) nh− sau:.
- Tìm hàm tích phân: So sánh ph−ơng trình vi phân DN và ph−ơng trình Euler - Lagrange:.
- Bài toán t(x,y,z,τ).
- Đó là hệ ph−ơng.
- trình vi phân cấp 1 gồm M ph−ơng trình..
- Phát biểu sai phân, ví dụ theo Crank-Nicolson, ta đ−ợc hệ ph−ơng trình đại số M ẩn nh− sau:.
- là hệ M ph−ơng trình đại số.
- Toàn bộ việc lập ph−ơng trình và tính toán có thể ch−ơng trình hoá và do máy tính thực hiện..
- τ nào đó, sẽ đ−ợc xác định theo ph−ơng trình cân bằng nhiệt cho 1 phân tố vật chất trên biên..
- Để cân bằng nhiệt cho dV ∈ biên đông đặc Ph−ơng trình cân bằng nhiệt cho dV ∈ W 5 sẽ là:

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt