MES dla stacjonarnego przepływu ciepła

Podobne dokumenty
4. Zjawisko przepływu ciepła

5. MES w mechanice ośrodka ciągłego

IV. WPROWADZENIE DO MES

6. Dynamika Stan równowagi. ρb(x, y, z) V n t d. Siły

Rozwiązanie równania różniczkowego MES

SPIS TREŚCI Całkowanie numeryczne 89

Instrukcja do ćwiczenia z przedmiotu Optymalizacja Procesów Cieplnych. Temat: Optymalna grubość izolacji ściany budynku.

2 Równania różniczkowe zwyczajne o rozdzielonych zmiennych

Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie

1.7 Zagadnienia szczegółowe związane z równaniem ruchu Moment bezwładności i moment zamachowy

Przykład 1 modelowania jednowymiarowego przepływu ciepła

Analiza porównawcza parametrów fizykalnych mostków cieplnych przy zastosowaniu analiz numerycznych

MES dla ustrojów prętowych (statyka)

Mechanika kwantowa. Jak opisać atom wodoru? Jak opisać inne cząsteczki?

TENSOMETRIA ZARYS TEORETYCZNY

PYTANIA KONTROLNE STAN NAPRĘŻENIA, ODKSZTAŁCENIA PRAWO HOOKE A

v = v i e i v 1 ] T v =

Funkcje charakterystyczne zmiennych losowych, linie regresji 1-go i 2-go rodzaju

Fizyka dla Informatyków Wykład 7 Mechanika Ośrodków Ciągłych

GAL 80 zadań z liczb zespolonych

Podstawy robotyki. Wykład II. Robert Muszyński Janusz Jakubiak Instytut Informatyki, Automatyki i Robotyki Politechnika Wrocławska

v = v i e i v 1 ] T v = = v 1 v n v n ] a r +q = a a r 3q =

Elektrodynamika Część 4 Magnetostatyka Ryszard Tanaś Zakład Optyki Nieliniowej, UAM

4.1. Lecture 4 & 5. Riemann. f(t)dt. a = t 0 <t 1 < <t n 1 <b= t n (4.1) , n [t i 1,t i ] t i t i 1 (i =1,...,n) f(ξ i )(t i t i 1 ) (4.

(8) Oblicz wyznacznik dowolnie wybranej macierzy stopnia czwartego. (9) Rozwi aż podany układ równań stosuj ac wzory Cramera:

Model Pasywnego Trasera w Lokalnie Ergodycznym Środowisku

Podstawy projektowania cieplnego budynków

VI. MATEMATYCZNE PODSTAWY MES

Zagadnienia brzegowe dla równań eliptycznych

Elektrostatyka, cz. 1

Matematyka z el. statystyki, # 4 /Geodezja i kartografia I/

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

4. Elementy liniowej Teorii Sprężystości

Informacja o przestrzeniach Sobolewa

Analiza Matematyczna część 5

zredukować w układzie NQ, więc poza siłami P 1 i P 2 trzeba rozłożyć na składowe równoległą i prostopadłą do odcinka CD wypadkową od q1 10

Kinematyka: opis ruchu

Analiza Matematyczna Praca domowa

Metoda Różnic Skończonych (MRS)

2 Całkowanie form różniczkowych i cykle termodynamiczne

Wykorzystanie programu COMSOL do analizy zmiennych pól p l temperatury. Tomasz Bujok promotor: dr hab. Jerzy Bodzenta, prof. Politechniki Śląskiej

Podstawy elektromagnetyzmu. Wykład 1. Rachunek wektorowy

METODY MATEMATYCZNE I STATYSTYCZNE W INŻYNIERII CHEMICZNEJ

Regulator liniowo kwadratowy na przykładzie wahadła odwróconego

Rachunek całkowy funkcji wielu zmiennych

Funkcje wielu zmiennych

Modelowanie zależności. Matematyczne podstawy teorii ryzyka i ich zastosowanie R. Łochowski

VI. Równania różniczkowe liniowe wyższych rzędów

Wykład 2 - zagadnienie dwóch ciał (od praw Keplera do prawa powszechnego ciążenia i z powrotem..)

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

[ P ] T PODSTAWY I ZASTOSOWANIA INŻYNIERSKIE MES. [ u v u v u v ] T. wykład 4. Element trójkątny płaski stan (naprężenia lub odkształcenia)

I. Pochodna i różniczka funkcji jednej zmiennej. 1. Definicja pochodnej funkcji i jej interpretacja fizyczna. Istnienie pochodnej funkcji.

Układy równań liniowych, macierze, Google

W. Np. pole prędkości cieczy lub gazu, pole grawitacyjne, pole elektrostatyczne, magnetyczne.

OSZACOWANIE BŁĘDÓW A POSTERIORI I GĘSTOŚCI PUNKTÓW DANYCH EKSPERYMENTALNO-NUMERYCZNYCH

Przestrzeń liniowa. Algebra. Aleksander Denisiuk

= = a na podstawie zadania 6 po p. 3.6 wiemy, że. b 1. a 2 ab b 2

3. Funkcje wielu zmiennych

ELEKTRONIKA ELM001551W

Matematyka dyskretna

5. Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego rzędu

Wykład 3 Równania rózniczkowe cd

ROZWIĄZYWANIE DWUWYMIAROWYCH USTALONYCH ZAGADNIEŃ PRZEWODZENIA CIEPŁA PRZY POMOCY ARKUSZA KALKULACYJNEGO

ϕ i = q 2 ϕ k = q 4 Macierzowa wersja metody przemieszczeń - belki 1. Wstęp. Koncepcja metody

!"#$%&' () *+, -./01 " 2%& %&9: ; : A: BCD E ;0%&; " FGHI9 0 8 JKL MN;O 1 BG4 PQRS F TUVG4WHXY P P P Z[P0\] P^_ G`abc 2 1 B %& \];* *+ J

Zestaw zadań 12: Przekształcenia liniowe. z z + 2 2x + y. x y z. x y + 2t 2x + 3y + 5z t x + z t. x y + 2t 2x 3y + 5z t x z t

Operatory samosprzężone

Metoda elementów brzegowych

1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Algebra linowa w pigułce

Równania różniczkowe liniowe rzędu pierwszego

Analiza Matematyczna II dla Inżynierii Biomedycznej Lista zadań

7. ELEMENTY PŁYTOWE. gdzie [N] oznacza przyjmowane funkcje kształtu, zdefinować odkształcenia i naprężenia: zdefiniować macierz sztywności:

ĆWICZENIE NR 3 OBLICZANIE UKŁADÓW STATYCZNIE NIEWYZNACZALNYCH METODĄ SIŁ OD OSIADANIA PODPÓR I TEMPERATURY

EGZAMIN MAGISTERSKI, czerwiec 2015 Biomatematyka

Zadania egzaminacyjne

1 Charakterystyka ustrojów powierzchniowych. Anna Stankiewicz

!"#$ <'! '!! "#$% "!& ' '! : #! K LKMNO N+ K.& 0 4 ; )*7,7 78 O8 0% N 6 ( Z! K 0 5 Z D O " #\b$ %0 T& ' S4<G 0 M Z P Z ' 0'1 E'7 K6 %;() X * Z+, 0 G #

Zadania z analizy matematycznej - sem. II Ekstrema funkcji wielu zmiennych, twierdzenia o funkcji odwrotnej i funkcji uwikªanej

x = 1 t2 1 + t 2 y = 2t

Zasada najmniejszego działania

Topologiczna struktura modeli skończenie elementowych mechaniki ośrodków ciągłych

PŁYTY OPIS W UKŁADZIE KARTEZJAŃSKIM Charakterystyczne wielkości i równania

Metody Lagrange a i Hamiltona w Mechanice

1. Liczby zespolone Zadanie 1.1. Przedstawić w postaci a + ib, a, b R, następujące liczby zespolone (1) 1 i (2) (5)

EGZAMIN MAGISTERSKI, Biomatematyka

Egzamin poprawkowy z Analizy II 11 września 2013

Kinematyka płynów - zadania

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

v = v i e i v 1 ] T v = = v 1 v n v n [ ] U [x y z] T (X,Y,Z)

Numeryczne metody optymalizacji Optymalizacja w kierunku. informacje dodatkowe

Analiza Matematyczna. Zastosowania Całek

Tensory mały niezbędnik

2.7 Przestrzenie unormowane skończenie wymiarowe

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

JEDNOSTKI ATOMOWE =1, m e =1, e=1, ; 1 E 2 h = 4, J. Energia atomu wodoru lub jonu wodoropodobnego w jednostkach atomowych:

Tra r n a s n fo f rm r a m c a ja a na n p a rę r ż ę eń e pomi m ę i d ę zy y uk u ł k a ł d a am a i m i obr b ó r cony n m y i m

OBLICZANIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH W POWŁOKACH ZBIORNIKÓW OSIOWO SYMETRYCZNYCH

2. Definicja pochodnej w R n

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

Transkrypt:

ME da staconarngo przpływu cpła Potr Pucńs -ma: ppucn@l5.p.du.p Jrzy Pamn -ma: pamn@l5.p.du.p Instytut Tchnoog Informatycznych w Inżynr Lądow Wydzał Inżynr Lądow Potchn Kraows trona domowa: www.l5.p.du.p Zars przntac taconarny przpływ cpła w 3D Mod - sformułowan mocn Mod - sformułowan słab Równana ME 2 Dobór func aprosymacynych Func ształtu da zagadnna D Func ształtu da zagadnna 2D Func ształtu da zagadnna 3D

Probm staconarngo przpływu cpła w 3D = q x y z n q n = q T n Podstawowa nwadoma - tmpratura T prawo przwodnctwa cpngo Fourra q = D T wtor gęstośc strumna cpła q = {q x q y q z } [W/m 2 ] wtor { gradntu tmpratury } T T T T = [K/m] x y z macrz przwodnctwa cpngo D = { } [W/(mK)] zmno q T cpło Gęstość strumna wzrasta z wzrostm gradntu tmpratury. Cpło płyn od wyższ do nższ tmpratury. Bans cpny da staconarngo przpływu cpła Iość cpła gnrowango = ość cpła wypływaącgo fd = q n d f gęstość źródła cpła ość cpła dostarczana cału na dnostę obętośc czasu [J/(m 3 s)=w/m 3 ] Wyorzystuąc twrdzn Grna Gaussa Ostrogradsgo o całowanu przz częśc q n d = q T n d = fd = dvq d = { qx x + q y y + q } z d z T q d T q = f x

Probm staconarngo przpływu cpła w 3D Równana przpływu cpła Równan przwodnctwa (sformułowan mocn) T (D T ) + f = 0 x + warun brzgow q n = q T n = q na q naturan w.b.(numanna) na T podstawow w.b. (Drchta) T q Da matrałów zotropowych macrz D przymu formę D = I 2 T x 2 + 2 T y 2 + 2 T z 2 + f Da matrałów zotropowych bz źródła cpła 2 T x 2 + 2 T y 2 = 0 równan Possona + 2 T = 0 równan Lapac a z2 taconarny przpływ cpła w 3D Wghtd rsdua mthod w ( T (D T ) + f ) d = 0 w 0 w T (D T )d + wfd = 0 T q formułowan słab ( w) T D T d + ( w ( w) T D T d q D T ( w) T D T d = w q d q naturany w.b. )T nd + q n w q T n d + wfd = 0 wfd = 0 w q n d + wf d T nwadoma wtórna w

Probm staconarngo przpływu cpła w 3D formułowan mocn T (D T ) + f = 0 x + warun brzgow q n = q T n = q na q na T T q formułowan słab ( w) T D T d = w q d wq n d + q T + podstawowy warun brzgowy wfd w 0 na T Probm staconarngo przpływu cpła w 3D Uład równań ME T = NΘ aprosymowana funca tmpratury N wtor func ształtu Θ wtor węzłowych wartośc tmpratury T = BΘ aprosymowana funca gradntu tmpratury B = N macrz pochodnych func ształtu ( w) T D T d = w qd wq n d + wfd w 0 q T KΘ = f b + f K = B T DBd, f b = N T q d N T q n d, f = q T N T f d

Dobór func aprosymacynych Podstawow ro agorytmu ME Zbudowan sformułowana mocngo 2 Transformaca do sformułowana słabgo 3 Wybór aprosymac poszuwan func 4 Wybór func wagow Dobór func aprosymacynych zagadnn D Zbudowan sformułowana mocngo ( d A dt ) + f = 0 dx dx + warun brzgow q x = q da x q ( np. x q = 0) da x T ( np. x T = ) x q = 0 x T = 2 Transformaca do sformułowana słabgo ( dw A dt ) dx = (waq x ) + (wa) + dx dx x= x=0 q 0 + podstawowy warun brzgowy da x T ( np. x T = ) 0 wfdx = 0

Dobór func aprosymacynych zagadnn D 3 Wybór func aprosymuących Funca nowa T (x) = α + α 2 x = [ Φα ] Φ = [ x], α α = α 2 T T T x x x T (x) = N ( )T + N ( )T = N Θ N = [N ( ) N ( )], Θ = [ T T ] N (x ) 0 dt d = B Θ, [ B = dn dn d = d dn d ] N (x ) 0 Dobór func aprosymacynych zagadnn D 3 Dobór func aprosymacynych Funca wadratowa T (x) = α + α 2 x + α 3 x 2 = Φα α Φ = [ x x 2 ], α = α 2 α 3 T (x) = N ( )T + N ( )T + N( )T = N Θ N = [N ( ) N ( ) N( )], Θ = T T T [ ] dt d = B Θ, B = dn dn d = dn dn d d d T T T T x x x N ( ) 0 N ( ) 0 N ( ) 0 x

Dobór func aprosymacynych Zagadnn 2D Zbudowan sformułowana mocngo T (D T ) + f = 0 + warun brzgow q n = q T n = q x A na Γ q na Γ T Γ T Γ q 2 Transformaca do sformułowana słabgo (h - grubość powrzchn) ( w) T Dh T da = wh qdγ whq n dγ + whfda A Γ q Γ T A + podstawowy warun brzgowy na Γ T Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D 3 Wybór func aprosymuących Emnt trówęzłowy T (x, y) = α + α 2 x + α 3 y = Φα Φ = [ x y], α = α α 2 α 3 T x T (x, y) T T y T (x, y) = N (, )T + N (, )T + + N (, )T = N Θ N = [N (, ) N (, ) N(, )], T Θ = T T

Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D 3 Wybór func aprosymuących Emnt trówęzłowy N = [N (, ) N (, ) N (, )].g. for N (, ) N (, ) = N (, ) = 0 N (, ) = 0 N (, ) N (, ) N (, ) Wyznaczn współczynnów func ształtu N (, ) = α + α 2 + α 3 x y x y x y α α 2 α 3 = 0 0 = α = x y x y 2P α 2 = y y 2P α 3 = x x 2P Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D Tróąt Pascaa mnt trówęzłowy x y x 2 xy y 2 x 3 x 2 y xy 2 y 3 x 4 x 3 y x 2 y 2 xy 3 y 4 Tróąt Pascaa mnt szścowęzłowy x y x 2 xy y 2 x 3 x 2 y xy 2 y 3 x 4 x 3 y x 2 y 2 xy 3 y 4

Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D Krytra zbżnośc - wymagana da aprosymac zupłność aprosymaca mus być w stan rprzntować dowon po stał dowony stały gradnt poa zgodność na grancach mędzymntowych / styu mntów (dostosowan) aprosymaca mus być cągła na grancach mędzy mntam Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D 3 Wybór func aprosymuących Emnt cztrowęzłowy T (x, y) = α + α2 + α3 + α4x = Φα α Φ = [ x y xy], α = α2 α3 α4 T (x, y) = N (, )T + N (, )T + + N (, )T + N (, )T = N Θ N = [N (x, ) N (x, ) N (x, ) N (x, )] T (x, y) T x T T T y Θ = {T T T T }

Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D 3 Wybór func aprosymuących Emnt cztrowęzłowy (prostoątny) N = [N (, ) N (, ) N (, ) N (, )].g. for N (, ) N (, ) = N (, ) = 0 N (, ) = 0 N (, ) = 0 N (x, y) = (x x )(y y ) ab b a N (x, y) = (x x )(y y ) ab b a N (x, y) = (x x )(y y ) ab b a N (x, y) = (x x )(y y ) ab b a T = B Θ [ N ] B = N Dobór func aprosymacynych zagadnn 2D Tróąt Pascaa mnt cztrowęzłowy x y x 2 xy y 2 x 3 x 2 y xy 2 y 3 x 4 x 3 y x 2 y 2 xy 3 y 4 Tróąt Pascaa mnt ośmowęzłowy x y x 2 xy y 2 x 3 x 2 y xy 2 y 3 x 4 x 3 y x 2 y 2 xy 3 y 4

Dobór func aprosymacynych zagadnn 3D Zbudowan sformułowana mocngo T (D T ) + f = 0 x + warun brzgow q n = q T n = q na q na T T q 2 Transformaca do sformułowana słabgo ( w) T D T d = w qd wq n d + q T + podstawowy warun brzgowy wfd na T Dobór func aprosymacynych zagadnn 3D 3 Wybór func aprosymuących z Emnt czworoścnny T (x, y, z) = α + α 2x + α 3y + α 4z x y z m p Emnt szścoścnny T (x, y, z) = α + α 2x + α 3y + α 4z+ + α 5xy + α 6yz + α 7xz + α 8xyz n x o y