Задачка по математической физике и численным методам

Jul 30, 2020 14:02

Давненько задачек не выкладывал, а тут вспомнилась забавная. К ней у меня прилагается история, но о ней потом, когда задачу решите ( Read more... )

математическая физика, математика, численные методы, математическое моделирование, задачка, физика

Leave a comment

Comments 19

lj_frank_bot July 30 2020, 11:03:50 UTC
Здравствуйте!
Система категоризации Живого Журнала посчитала, что вашу запись можно отнести к категории: Наука.
Если вы считаете, что система ошиблась - напишите об этом в ответе на этот комментарий. Ваша обратная связь поможет сделать систему точнее.
Фрэнк,
команда ЖЖ.

Reply

ahiin July 30 2020, 11:04:41 UTC
Ну, такое.

Reply


alex_dvorak July 30 2020, 12:17:06 UTC
Не понял - точек радиуса - 17 , а значений температуры - 26
В чем ту прикол?

Reply

ahiin July 30 2020, 12:31:26 UTC
О, спасибо, добавил-поправил!
Криво скопипастилось, а т.к. точки радиуса тут просто для комплекта, так и проглядел.

Reply

alex_dvorak July 30 2020, 15:43:39 UTC
Да я потом и сам понял, не вопрос.
Мое решение (без особых выкладок).
1. записал уравнение теплопроводности (УТ) в сферических координатах
2. с помощью экселя построил аппроксимацию f(r) полиномом 6 степени
f(r) = 100*(1 - 1.64145094 *r + 0.788823103 *r^2 -0.147636042*r^6
и убедился что погрешность не превышает 0.026 градуса (а СКО вообще в пределах 0.003)
3.предположил (самое нехорошее место! понимаю) автомодельность решения по времени
T(r,t)= R(r)*F(t) при r от 0 до 1
4.легко получил, что при данном альфа F(t) = (примерно) exp( -0.0000328290188 * t)
ну и таблица значений
t T(t)
-2000 106.79
-1700 105.74
-1200 104.02
-1100 103.68
-1000 103.34
-900 103.00
0 100.00
1000 96.77
3000 90.62
5000 84.86
7000 79.47
10000 72.02

Честно говоря, есть сомнения, что не "вылез" за погрешность в 0.1 градуса (проверять надо, разумеется!, но лень-матушка :-) ), но то, что она в пределах 1 градуса (на этом временном диапазоне) ну никаких сомнений

Reply

alex_dvorak August 1 2020, 08:19:46 UTC
Прежде всего - поправка моей грубейшей ошибки из предыдущего коммента (на которую мне любезно указал хозяин блога):
в пункте 4 "легко получается" другой показатель экспоненты, в 6 раз больше (я тупо забыл взять вторую производную от r^3):
F(t) = (примерно) exp( -0.0001969741128 * t)
Соответственно, таблица результатов сильно-сильно другая:
t T(t)
-2000 148.28
-1700 139.77
-1200 126.66
-1100 124.19
-1000 121.77
-900 119.40
0 100.00
1000 82.12
3000 55.38
5000 37.35
7000 25.19
10000 13.95

Теперь корректировка (дополнение) предыдущих пунктов
1. записал уравнение теплопроводности (УТ) в сферических координатах и воспользовался сферичной симметрией задачи (производные температуры по сферическим углам тождественны нулю).
От уравнения осталось: 1/r^2 (∂/∂r (r^2 ∂T/∂r))=1/α ∂T/∂t
2. f(r) = 100*(1 - 1.64145094 *r^2 + 0.788823103 *r^4 -0.147636042*r^6 - в предыдущем комменте тупо неаккуратно записал показатели степени

3.предположил (самое нехорошее место! понимаю) автомодельность решения по времени
T(r,t)= R(r)*F(t) при r от 0 до 1Для ( ... )

Reply


livejournal July 30 2020, 12:37:51 UTC
Здравствуйте! Ваша запись попала в топ-25 популярных записей LiveJournal северного региона. Подробнее о рейтинге читайте в Справке.

Reply


arvisi July 30 2020, 13:13:22 UTC
Какая практическая ценность этой задачи? Ведь решают подобные для чего то?

Reply

ahiin July 30 2020, 14:30:00 UTC
Во-первых, это красиво.
Во-вторых, уравнение теплопроводности - это один из опорных столпов инженерии, особенно современной.

Reply


shultz_flory July 30 2020, 14:49:16 UTC
Вроде бы решается в лоб. Или какой-то подвох есть?

Reply

ahiin July 30 2020, 15:06:49 UTC
Пхах.

Хотя, конечно, зависит, что считать "в лоб".

Reply

pphantom August 1 2020, 12:36:47 UTC
Предполагается словить кого-нибудь на использовании "наилучшей аппроксимации" и, как следствие, неподвижном тепловом фронте?

Reply

ahiin August 3 2020, 07:26:05 UTC
Там отрицательное время во втором пункте. Если пытаться решить это численно "в лоб", например разностной схемой, то решальщика ждет масса интересного.

Reply


Leave a comment

Up