- •Казахстан
- •1.2. Формула трапеции
- •1.3. Формула Симпсона
- •1.4. Задача 1
- •1.5. Постановка задачи (круговой контур)
- •1.6. Решение задачи 2
- •1.6. Алгоритм вычисления определенного интеграла
- •Структурная схема расчета.
- •1.7. Фильтрация жидкости и газа
- •1.8. Несобственный интеграл с бесконечными пределами
- •2. Интерполирование функций. Сплайны первого и второго порядка.
- •2.1.Сплайн 1-го порядка (кусочно-линейная интерполяция)
- •2.2.Сплайн 2-го порядка s(X)
- •Из последней системы определяются
- •3.2. Математическая модель задачи.
- •3.3.Численные методы решения задачи (3.1) – (3.2)
- •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. Смешанная краевая задача для уравнения параболического типа. Нестационарный теплообмен при перевозке нефти трубопроводом.
- •5.1. Постановка задачи
- •5.2. Математическая модель.
- •Систему линейных алгебраических уравнений перепишем в виде
- •5.4. Расчетная схема
- •5.5. Переменные и блок – схема
- •Блок-схема
- •5.6. Задания для лабораторной работы.
- •6. Обратная задача для уравнения теплопроводности
- •6.1. Постановка задачи
- •6.2. Обратная задача
- •6.3. Восстановление кусочно-постоянной среды
- •6.4. Алгоритм метода
- •6.5. Численная реализация
- •6.6. Связь между уравнениями
- •Литература
- •Дополнительная литература
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).
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.
4.5. Переменные. Блок-схема
Из определения Аі, Ві, Сі следует равенства
Сі = Аі -1, Ві = Аі +Аі - 1 + а2 h2
Поэтому, (4.9) можно переписать в виде

На основе этих формул, при программировании используются массивы
A[0…n], α[0…n-1], β[0…n-1].
Блок-схема
НАЧАЛО

Ввод
l, n,θ0,
θ1,
θ2, λ(x)

αn-l
=0, βn-1
= θ2






l=n-1,
0,-1



α
l-1
, β
l-1




Уl+1
=
α
l
Уl
+ βi Вывод
Уi конец





l=0,
n-1,
1



Цель лабораторной работы.
С помощью программы установить:
если длина трубы l достаточно большой, то граничные условия практически не влияют на распределение температуры вдоль трубопровода.
если длина трубы l короткая, то θ1 и θ2 влияет на распределение температуры вдоль трубопровода.
изучить влияние α и θ0 на распределение температуры.
5. Смешанная краевая задача для уравнения параболического типа. Нестационарный теплообмен при перевозке нефти трубопроводом.
