- •Казахстанско-британский технический университет
- •1.1.Сплайн 1-го порядка (кусочно-линейная интерполяция).
- •1.2.Сплайн 2-го порядка s(X).
- •Из последней системы определяются
- •1.3. Расчетные формулы сплайна 2-го порядка.
- •1.4. Переменные и структурная схема расчета.
- •С началотруктурная схема расчета.
- •2.1. Постановка задачи.
- •2.3. Приближенные методы вычисления определенного интеграла
- •2.4. Алгоритм вычисления определенного интеграла.
- •Структурная схема расчета.
- •2.5. Постановка задачи (круговой контур).
- •4) Формулу Дюамеля для расчета давления на контуре нефтяного месторождения.
- •2.6. Решение задачи 2.
- •§3. Расчет показателей нефтяного месторождения в законтурной области пласта при упругом режиме.
- •3.1. Постановка задачи.
- •3.2. Математическая модель задачи.
- •3.3.Численные методы решения задачи (3.1) – (3.2).
- •2. Метод Рунге – Кутта второго порядка точности.
- •3. Метод Рунге – Кутта третьего порядка точности.
- •4. Метод Рунге – Кутта четвертого порядка точности.
- •§ 4. Задача теплообмена в трубопроводе нефтеперевозки . Дифференциальные уравнения второго порядка. Краевая задача
- •4.1. Постановка задачи.
- •4.2. Математическая модель.
- •4.3. Приближенный метод решения задачи (4.1) – (4.2)
- •4.4. Трехточечная разностная схема. Метод прогонки.
- •4.5. Переменные. Блок-схема.
- •Блок-схема
- •§5. Гиперболические уравнения. Уравнение акустики.Постановка прямой и обратной задачи для уравнения акустики.
- •Конечно-разностный метод решения прямой задачи
- •Случай точечного источника
- •Структура решения прямой задачи (1’)
- •Связь между различными уравнениями
- •Решение прямой задачи (7)-(9)
- •Алгоритм решения прямой задачи:
- •Метод обращения разностной схемы
- •Алгоритм метода обращения разностной схемы:
- •§6. Методы электроразведки. Введение
- •Вертикальное электрическое зондирование.Установка Шлюмберже.
- •На практике применяют следующие разновидности четырехточечных установок.
- •Для установки Шлюмберже и, следовательно, (1.1) и (1.2) записываются следующим образом:
- •Для трехточечной установки из (1.6) получаем
- •Постановка прямой задачи электроразведки для горизонтально-слоистой модели земли.
- •4. Численное решение прямой задачи с помощью линейных фильтров.
- •4. Постановка обратной задачи электроразведки для горизонтально-слоистой модели земли. Численное решение обратной задачи градиентным методом.
- •§ 7. Смешанная краевая задача для уравнения параболического типа. Нестационарный теплообмен при перевозке нефти трубопроводом.
- •7.1. Постановка задачи
- •7.2. Математическая модель.
- •Систему линейных алгебраических уравнений перепишем в виде
- •7.4. Расчетная схема.
- •7.5. Переменные и блок – схема.
- •Блок-схема
- •7.6. Задания для лабораторной работы.
- •§8. Обратная задача для уравнения теплопроводности.
- •Численная реализация
- •Связь между уравнениями
- •Литература
- •Дополнительная литература
4.2. Математическая модель.
Пусть длина
стержня равна l м,
периметр поперечного сеченияp
м, площадь поперечного сеченияQ
м2. Выделим элемент длиныdх, находящийся на расстоянийхот левого конца, и примем его температуру
равной
.
За время∆tчерез
левую границу этого элемента пройдет
количество тепла
![]()
а через правую на расстоянии х+dхот конца
![]()
![]()
Таким образом,
выделенный участок приобретает за время
tколичество тепла, равное разности
.
Вместе с тем потеря тепла этого элемента через поверхности в окружающую среду равна
.
Вследствие предположения о стационарности процесса эти количества равны, т.е.
![]()
откуда
(4.1)
Пусть на обоих
концах стержня поддерживается постоянная
температура
.
Тогда краевые условия имеют вид.
,
(4.2)
Выводы:
На лекции 9 мы рассмотрели задачу теплообмена в трубопроводе нефтеперевозки.
Мы построили математическую модель задачи теплообмена в трубопроводе нефтеперевозки.
Лекция 10.
План лекции:
Краевая задача для дифференциального уравнения второго порядка.
Конечно-разностная аппроксимация краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка.
4.3. Приближенный метод решения задачи (4.1) – (4.2)
Отрезок
разбиваем наnравных
частей с шагом
.
Тогда получится сетка
.
Обозначим
![]()
Мы знаем, что
![]()
При малых hсправедливо соотношение
![]()
или
![]()
-
правая разностная производная,
-
левая разностная производная.
Аналогично получится приближенная формула
![]()
т.е. считаем, что площадь поперечного сечения Qпостоянная величина вдоль трубопровода. На основе этих формул из (4.1) получается приближенное неравенство.
![]()
Предполагая, что hмалая величина составляем равенства
(4.3)
i=1, 2, …, n-1.
,
. (4.4)
где
.
(4.3) – (4.4) является разностной задачей.
Теорема –
1.Если
,
то решение разностной задачи (4.3) – (4.4)
сходится к решению (4.1) – (4.2) при
и справедливо неравенство
(4.5)
где C- константа, зависящая от начальных данных.
Из (4.5) становится
ясно, что при малом hв качестве
можно взять решение приближенной задачи
(4.3) – (4.4).
Выводы:
На лекции 10 мы изучили:
Краеваую задачу для дифференциального уравнения второго порядка.
Конечно-разностную аппроксимацию краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка.
Лекция 11.
План лекции:
Метод прогонки.
Численный метод решения краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка и условие его сходимости.
4.4. Трехточечная разностная схема. Метод прогонки.
Из (4.3) –(4.4) получаем равенства
(4.6)
![]()
где
.
(4.6)
– называется трехточечной
разностной схемой.
Это есть система n-1
линейных алгебраических уравнений c
неизвестными. Данная система имеет
единственное решение.
Система (4.6) решается методом прогонки. Предполагаем, что решение (4.6) имеет вид
(4.7)
Подставляем его в (4.6). Тогда,
![]()
или
(4.8)
Сравнивая (4.7) и (4.8) получим соотношения
(4.9)
Из (4.7) при l = n-1 получим
.
Из этого тождества получим
.
(4.10)
Из (4.9) и (4.10) определяются все
i
= n-2,
n
-3, …, 0.
После
этого из (4.7) используя
определяются все
.
Теорема
2. Если
и
,
то метод прогонки является устойчивой.
То есть, при реализацийсхемы
ошибки округления не накапливаются.
В нашем случае оба неравенства выполняются, поэтому метод прогонки является устойчивым.
Выводы:
На лекции 11 мы изучили;
Метод прогонки.
Численный метод решения краевой задачи для дифференциального уравнения второго порядка и условие его сходимости.
Лекция 12.
План лекции:
Трехточечная разностная схема.
Блок-схема метода прогонки.
