StartAlgorytmyProcedury numeryczneRównania różniczkowe Poissona i Laplace'a
Baza Wiedzy
Wersja offline serwisu przeznaczona na urządzenia z systemem Android.

Darowizny
darowiznaWspomóż rozwój serwisu


Nagłówki RSS
Kanał artykuły
Kanał implementacje
Kanał komentarze
Kanał forum


Bookmarki









Sonda
Implementacji w jakim języku programowania poszukujesz?
 
Równania różniczkowe Poissona i Laplace'a
Ocena użytkowników:+++-- / 3
SłabyŚwietny 
Wpisany przez Marcin Ant
środa, 15 marca 2006 20:08
Warunek brzegowy Dirichleta
Jeżeli funkcja u(x, y) jest poszukiwana na obszarze R, wówczas musi mieć zdefiniowane warunki w postaci funkcji g(x, y) na brzegu S.
u(x, y) = g(x, y), dla (x, y) należących do S
Image
gdzie: u(x, y) - poszukiwana funkcja w punktach wewnątrz obszaru R, g(x, y) - zadana funkcja dla punktów (x, y) należących do brzegu S obszaru R.

Warunek brzegowy Neumanna
Image, dla (x, y) należących do S
gdzie: Image - pochodna normalna poszukiwanej funkcji w punktach należących do brzegu S obszaru R, g(x, y) – zadana funkcja dla punktów (x, y) należących do brzegu S obszaru R.
Oznacza to, że na brzegu obszaru zmienność funkcji u(x, y) w kierunku normalnym dla punktów (x, y) należących do S jest równa funkcji g(x, y).
Dla zmiennej x
Image
Dla zmiennej y
Image
Równania różniczkowe cząstkowe eliptyczne znane jako równanie Poissona, dla dwóch wymiarów i prostokątnego układu współrzędnych przyjmuje postać:
Image
Szczególnym przypadkiem równania Poissona gdy f(x, y) = 0 jest równanie Laplace'a.
Aby rozwiązać równanie cząstkowe eliptycznym zastosujemy metodę różnic skończonych MRS.
Zdefiniujemy krok całkowania h = (b-a) / n oraz k = (c-d) / m. Dzięki temu możemy podzielić: przedział [a, b] na n równych części o szerokości h oraz przedział [c, d] na m równych części o szerokości k.
Umieśćmy siatkę na obszarze R poprzez narysowanie pionowych i poziomych linii przechodzących przez punkty (xi, yj), takich że:
Image
xi = a + ih, dla i = 0,1, .. n
yj = c + jh, dla j = 0,1, .. m
Dla zmiennej x
Image (1)
Dla zmiennej y
Image (2)
Postać tą otrzymujemy po rozwinięcia funkcji f w szereg Taylora 3 rzędu w otoczeniu punktu x0 dla punktów x0+h oraz x0-h, zakładając, że f jest 4-krotnie różniczkowalna na przedziale [x0-h, x0+h]
Podstawiając wzory (1) oraz (2) do równania Poissona i za (xi, yj) = wij, dokonując przekształceń otrzymujemy:
Image
dla i = 1,2 ... n-1 oraz j = 1,2, ... m-1

Analizując powyższe równanie można zauważyć, że w celu wyznaczenia przybliżenia rozwiązania w punkcie (xi, yj), potrzebne są wartości przybliżenia rozwiązania w czterech sąsiednich punktach.
Image

Równanie powyższe można przedstawić w postaci iteracyjnej, wyprowadzając wij z każdego równania, gdzie l oznacza numer iteracji:
Image

dla równych kroków h = kotrzymujemy bardziej skrócony wzór na obliczenie równania Poissona:
Image

W załączonej implementacji przedstawiono rozkład temperatury w stanie ustalonym dla cienkiej kwadratowej metalowej płytki.



Autor Język programowania Komentarz Otwórz Pobierz Ocena
Marcin Ant Delphi/Pascal Borland Delphi 7
Implementacja w Delphi/Pascal
Implementacja w Delphi/Pascal
++++- / 2
 
Dodaj własną implementację tego algorytmu
  • Zaloguj się na stronie
Plik:
Język programowania:
Komentarz:
  By móc dodać implementacje zaloguj się na stronie



Poprawiony: wtorek, 21 czerwca 2011 17:42

Dodaj komentarz

Kod antysapmowy
Odśwież