Θα χρησιμοποιήσουμε κύλινδρο με L=R για απλοποίηση (και Δr=Δz).

Σχετικά έγγραφα
Υπολογιστικές Μέθοδοι

Υπολογιστικές Μέθοδοι = 0.4 και R

Κεφάλαιο 6. Εισαγωγή στη µέθοδο πεπερασµένων όγκων επίλυση ελλειπτικών και παραβολικών διαφορικών εξισώσεων

ΧΡΟΝΙΚΗ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗ. Για την επίλυση χρονομεταβαλλόμενων προβλημάτων η διακριτοποίηση στο χώρο γίνεται με πεπερασμένα στοιχεία και είναι της μορφής:

Κεφ. 7: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

Κεφάλαιο 7. Επίλυση υπερβολικών διαφορικών εξισώσεων με πεπερασμένες διαφορές

Κεφ. 6Β: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις (ΣΔΕ) - προβλήματα αρχικών τιμών

1. Υπολογίστε, όπου αυτές υπάρχουν, τις παραγώγους των συναρτήσεων:

w 1, z = 2 και r = 1

Περιεχόμενα μεθόδευση του μαθήματος

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, , 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΡΓΑΣΙΑ #4 ΥΠΕΡΒΟΛΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ.

Παράδειγμα 14.2 Να βρεθεί ο μετασχηματισμός Laplace των συναρτήσεων

sup(a + B) = sup A + sup B inf(a + B) = inf A + inf B.

MEM 253. Αριθμητική Λύση ΜΔΕ * * *

Κεφ. 6Α: Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις - προβλήματα δύο οριακών τιμών

2 η ΕΡΓΑΣΙΑ Παράδοση

4. Παραγώγιση πεπερασμένων διαφορών Σειρά Taylor Πολυωνυμική παρεμβολή

Δηλαδή η ρητή συνάρτηση είναι πηλίκο δύο ακέραιων πολυωνύμων. Επομένως, το ζητούμενο ολοκλήρωμα είναι της μορφής

7. ΑΝΩΜΑΛΑ ΣΗΜΕΙΑ, ΠΟΛΟΙ ΚΑΙ ΤΟ ΘΕΩΡΗΜΑ ΤΩΝ ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΙΠΩΝ. και σε κάθε γειτονιά του z

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 Ο «ΟΡΙΟ ΣΥΝΕΧΕΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ»

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, , 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΡΓΑΣΙΑ #5: ΥΠΕΡΒΟΛΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Ιωάννης Λυχναρόπουλος

ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΔΕΚΕΜΒΡΙΟΥ 2011 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

5. Ανάλυση διακριτής μορφής ΔΜΠ με ΠΔ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ. Διάλεξη 2: Περιγραφή αριθμητικών μεθόδων

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΜΕΣΗΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΗΡΑΚΛΕΙΤΟΣ ΚΩΛΕΤΤΗ

Σήματα και Συστήματα

Επαναληπτικά Θέματα Μαθηματικών Γ Λυκείου Κατεύθυνσης

Μαθηματικά Ο.Π. Γ Λυκείου (Θερινά) 28/12/2018. Παπαναγιώτου Παναγιώτης. ΘΕΜΑ Α Α1. Α1. Σελίδα 111 σχολικού βιβλίου ΘΕΜΑ Β. Β1. Για κάθε x1, x2 R αν

Λύσεις θεμάτων εξεταστικής περιόδου Ιουνίου v 3 (t) - i 2 (t)

Ολοκληρώματα. Κώστας Γλυκός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. Ασκήσεις για ΑΕΙ και ΤΕΙ. Kglykos.gr. σε Ολοκληρώματα. τεχνικές. 108 ασκήσεις. εκδόσεις.

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΟΡΙΣΜΟΣ ΠΕΔΙΟ ΟΡΙΣΜΟΥ ΠΡΑΞΕΙΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΓΡΑΦΙΚΕΣ ΠΑΡΑΣΤΑΣΕΙΣ ΒΑΣΙΚΩΝ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Α

4. Παραγώγιση πεπερασμένων διαφορών Σειρά Taylor Πολυωνυμική παρεμβολή

Κεφάλαιο 4: Στοιχεία της εκδοχής hp της ΜΠΣ στις 2- διαστάσεις

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

f(x) = και στην συνέχεια

Γραμμική Διαφορική Εξίσωση 2 ου βαθμού

η απόσταση d γίνεται ελάχιστη. Τα αντίστοιχα σημεία των καμπυλών είναι: P, P, , P, P, ( 2) ,

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ., στο οποίο όμως η f είναι συνεχής. Αν η f x

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΥΘΕΙΑ Οι συντεταγμένες ενός σημείου Απόλυτη τιμή...14

ΕΠΙΛΥΣΗ ΓΡΑΜΜΙΚΩΝ.Ε. ΜΕ ΚΡΟΥΣΤΙΚΕΣ ΙΕΓΕΡΣΕΙΣ

(συνθήκη συμμετρίας) (4) Το παραπάνω πρόβλημα μπορεί να περιγράψει τη μεταβατική πλήρως ανεπτυγμένη ροή σε κυλινδρικό αγωγό.

Ολοκληρώματα. Κώστας Γλυκός ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΣ. Ασκήσεις για ΑΕΙ και ΤΕΙ. Kglykos.gr. σε Ολοκληρώματα. τεχνικές. 108 ασκήσεις. εκδόσεις.

Συνήθεις διαφορικές εξισώσεις προβλήματα οριακών τιμών

κι επιβάλλοντας τις συνοριακές συνθήκες παίρνουμε ότι θα πρέπει

τριώνυμο Η εξίσωση δευτέρου βαθμού στην πλήρη της μορφή ονομάζεται τριώνυμο, γιατί αποτελείται από τρία μονώνυμα. Η γενική μορφή της είναι:

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. z x y 2xyi. Re z x y. Θα δείξουμε ότι για τους μιγαδικούς αριθμούς z για τους οποίους ισχύει ότι. z z zz. zz zz z z 1 0 z z 1 (1)

1 Επανάληψη εννοιών από τον Απειροστικό Λογισμό

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΥΔΡΑΥΛΙΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΤΕΧΝΙΚΗΣ. Διάλεξη 4: Εξίσωση διάχυσης

Απειροστικός Λογισμός Ι, χειμερινό εξάμηνο Λύσεις ενδέκατου φυλλαδίου ασκήσεων.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3ο: ΔΙΑΦΟΡΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 8: ΜΟΝΟΤΟΝΙΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ [Ενότητα Μονοτονία Συνάρτησης του κεφ.2.6 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου].

16 Ασύμπτωτες. όπως φαίνεται στα παρακάτω σχήματα. 1. Κατακόρυφη ασύμπτωτη. Η ευθεία x = x0

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4ο: ΟΛΟΚΛΗΡΩΤΙΚΟΣ ΛΟΓΙΣΜΟΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 4: ΕΜΒΑΔΟΝ ΕΠΙΠΕΔΟΥ ΧΩΡΙΟΥ [Κεφ.3.7 Μέρος Β του σχολικού βιβλίου]. ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Κεφάλαιο 1: Προβλήµατα τύπου Sturm-Liouville

ΕΛΛΗΝΙΚΟ ΑΝΟΙΚΤΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ

n 5 = 7 ε (π.χ. ορίζοντας n0 = 1+ ε συνεπώς (σύμϕωνα με τις παραπάνω ισοδυναμίες) an 5 < ε. Επομένως a n β n 23 + β n+1

Απειροστικός Λογισμός ΙΙΙ Υποδείξεις - Συχνά Λάθη

~ 1 ~ ΕΞΕΤΑΣΤΙΚΗ ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2014 ΛΥΣΕΙΣ ΤΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 11: Μετασχηματισμός Laplace. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

1 Αριθμητική κινητής υποδιαστολής και σφάλματα στρογγύλευσης

Κεφ. 7: Επίλυση ελλειπτικών διαφορικών εξισώσεων με πεπερασμένες διαφορές

6. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΣ LAPLACE

Κεφάλαιο 4: Διαφορικός Λογισμός

Βιομαθηματικά BIO-156. Ολοκλήρωση. Ντίνα Λύκα. Εαρινό Εξάμηνο, 2017

Κανόνας της αλυσίδας. J ανοικτά διαστήματα) ώστε ( ), ( ) ( ) ( ) fog ' x = f ' g x g ' x, x I (2)

4.2 ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ 2 ου ΒΑΘΜΟΥ Ασκήσεις σχολικού βιβλίου σελίδας

Επίλυση παραβολικών διαφορικών εξισώσεων με πεπερασμένες διαφορές

Ζητείται να εξεταστεί η ευστάθειά του κατά BIBO. Η κρουστική απόκριση του συστήματος είναι L : =

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Ι Β ΜΕΡΟΣ

Πεπερασμένες Διαφορές.

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. Από προηγούμενες τάξεις γνωρίζουμε ότι το τετράγωνο οποιουδήποτε πραγματικού αριθμού

6. Αριθμητική επίλυση συνήθων διαφορικών

f x x, ν Ν-{0,1} είναι παραγωγίσιμη στο R

2018 Φάση 2 ιαγωνίσµατα Επανάληψης ΑΛΓΕΒΡΑ. Α' Γενικού Λυκείου. Σάββατο 21 Απριλίου 2018 ιάρκεια Εξέτασης:3 ώρες ΘΕΜΑΤΑ

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΜΕΛΕΤΗΣ Πότε μια συνάρτηση λέγεται γνησίως αύξουσα σε ένα διάστημα Δ του πεδίου ορισμού της?

( ) ( ) Τοα R σημαίνει ότι οι συντελεστές δεν περιέχουν την μεταβλητή x. αντικ σταση στο που = α. [ ο αριθµ ός πουτο µηδεν ίζει

1.1 ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ. 1. Ορισµός. 2. Συµβολισµός. 3. Επεξήγηση συµβόλων. 4. Γραφική παράσταση της συνάρτησης f : A R

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΙ ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΣΤΑΤΙΣΤΙΚΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. ΘΕΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΣΤO 1o ΚΕΦΑΛΑΙΟ ( ΠΑΡΑΓΩΓΟΙ) ΜΕ ΛΥΣΕΙΣ

[1] είναι ταυτοτικά ίση με το μηδέν. Στην περίπτωση που το στήριγμα μιας συνάρτησης ελέγχου φ ( x)

x + ax x x 4 να είναι παραγωγίσιμη στο x Υπόδειξη: Μπορείτε να εφαρμόσετε κανόνα L Hospital ή μπορεί σας χρειαστεί η sin sin = 2sin cos

Κατηγορία 1 η. Σταθερή συνάρτηση Δίνεται παραγωγίσιμη συνάρτηση f : 0, f '( x) 0 για κάθε εσωτερικό σημείο x του Δ

x R, να δείξετε ότι: i)

ΕΝΝΟΙΑ ΤΟΥ ΜΙΓΑΔΙΚΟΥ ΑΡΙΘΜΟΥ ΠΡΑΞΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΝΟΛΟ ΤΩΝ ΜΙΓΑΔΙΚΩΝ

Κεφαλαιο 7: Η ΜΠΣ για ελλειπτικά προβλήματα με μη-ομαλές λύσεις

Σήματα και Συστήματα. Διάλεξη 7: Μετασχηματισμός Fourier. Δρ. Μιχάλης Παρασκευάς Επίκουρος Καθηγητής

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Σερρών Τμήμα Πληροφορικής & Επικοινωνιών Σήματα και Συστήματα

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ, , 5 Ο ΕΞΑΜΗΝΟ ΕΡΓΑΣΙΑ #3: ΠΑΡΑΒΟΛΙΚΑ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ ΠΑΡΑΔΟΣΗΣ: ΔΙΔΑΣΚΩΝ: Δ.

2ογελ ΣΥΚΕΩΝ 2ογελ ΣΥΚΕΩΝ ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ Β Λυκει(ου ΠΟΛΥΩΝΥΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ

Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου ΙΙ Ασκήσεις Πράξης

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑΔΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2019 Β ΦΑΣΗ

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΚΑΤΑΝΟΗΣΗΣ ΑΛΓΕΒΡΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ - ΥΠΟΔΕΙΞΕΙΣ ΣΤΙΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ

Θέματα εξετάσεων στους μιγαδικούς

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος ΜEd: «Σπουδές στην εκπαίδευση» stvrentzou@gmail.com

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ. ΜΕΡΟΣ 1ο ΑΛΓΕΒΡΑ

Κεφάλαιο 5. Το Συμπτωτικό Πολυώνυμο

Όριο συνάρτησης στο x. 2 με εξαίρεση το σημείο A(2,4) Από τον παρακάτω πίνακα τιμών και τη γραφική παράσταση του παραπάνω σχήματος παρατηρούμε ότι:

20 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - ΟΡΙΣΜΟΙ

Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Τρίτη 10 Απριλίου 2018 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Μαθηματικά Γ Γυμνασίου

Transcript:

Άσκηση. Θα λύσουμε την εξίσωση: urr + ur + u u r με αρχικές-συνοριακές τιμές τις: ur (,,0 0, ur (,0, 0 και u(,, 00. Επίσης, λόγω συμμετρίας ισχύει ότι ur (0,, 0. Θα χρησιμοποιήσουμε κύλινδρο με LR για απλοποίηση (και ΔrΔ. Ρητό σχήμα u u + u u u u u + u u u + i, i, i+, i+, i, i, i, i, + i, i, + + Δ ri Δr Δ + ui, ui, + + ui, u + i+, + Δr Δ Δr riδr Δr riδr + ui, u + i, + Δ Δ i,..., I,,..., J Η παραπάνω σχέση αξιοποιείται στον κώδικα του παραρτήματος για τους εσωτερικούς κόμβους. Πρέπει να σημειωθεί ότι για r 0 χρησιμοποιείται μια άλλη σχέση η οποία προκύπτει χρησιμοποιώντας μια στήλη φανταστικών κόμβων με δείκτη 0, ως εξής: u u Μέσω του κανόνα D L Hospial έχουμε: lim r 0 r r r Έτσι στον άξονα συμμετρίας ( r 0 ξεκινούμε από την εξίσωση u u u + r την οποία διακριτοποιούμε στους κόμβους (, + u0, u, + u, u, u, + u, + u, u, + Δ Δ u u, u0, Λόγω συμμετρίας έχουμε: 0 0 u u r, Δr Αντικαθιστούμε στην παραπάνω εξίσωση και έχουμε, 0, + + u, u, u, u, + u, + u, u, 4 + Δr Δ + 4 4 u, u, + u +, u +, u +, + Δr Δ Δr Δ Δ

Ακολουθεί η ανάλυση ευστάθειας vo Nwma (όπου το r i Δr για να μην υπάρξει σύγχυση με το μιγαδικό i : ikrr Θέτουμε ur (,, Ψ ( RrZ ( ( Ψ( ik iδ r το γράφουμε σαν + Ψ ( + Δr Δr Δr ikr( r Δ r ikrr ikr( r+δ r ikr( r+δr ikr( r Δr ik ik( Δ ik ik( +Δ ikrr ik + ikrr + Ψ +Δ Δ [ ( Ψ( ] ik + Ψ ( + + Δr Δr Δr Ψ ( + Ψ( ik Δr ik Δr ik Δr ik Δr ik Δ r r r r + Δ ik Δ Ψ ( + Θα χρησιμοποιήσουμε τους συμβολισμούς λr, λ Δ, ξ. r Δ Ψ( ikrδr ikrδr λr ikrδr ikrδr ikδ ikδ λr( + + ( + λ( + ξ λr λr( cosβr + ( i siβr + λ( cosβ ξ όπου r kr r β k Δ β Δ και β λ β + ( i + r r λr si siβr λ si ξ βr β λr 4 λrsi + λsi + ( i si βr + ξ βr β ξ 4λrsi 4λsi λrsi + [ β ] Η γραφική παράσταση του ξ μπορεί να γίνει αν σε κάθε τριάδα σημείων (Δx,Δ, r και για όλο το εύρος των γωνιών β r και β αντιστοιχίσουμε μία τιμή του ξ.

Πεπλεγμένο σχήμα u u + u u u u u + u u u + + + + + + + + + i, i, i+, i+, i, i, i, i, + i, i, + + Δr ri Δr Δ + + + ui, u + i, u + i+, + Δr Δ Δr riδr Δr riδr + u + i, + + ui, + u i, Δ Δ Στο r 0 η εξίσωση είναι: + 4 + 4 + + u, u +, u +, u +, + u, Δr Δ Δr Δ Δ Η ανάλυση ευστάθειας δίνει τα εξής: ikr( r Δ r ikrr ikr( r+δ r ikr( r+δr ikr( r Δr + ik ik Ψ ( +Δ + Δr Δr Δr ik( Δ ik ik( +Δ ikrr ik + ikrr + [ Ψ ( + Ψ( ] Δ ikrδr ikrδr ikrδr ikrδr ikδ ik + + Δ Ψ ( + Ψ( Ψ ( +Δ + + Δr Δr Δr Δ Θα χρησιμοποιήσουμε τους συμβολισμούς Ψ ( + λr, λ Δ, ξ r Δ Ψ(, β r kδ r, β kδ ik rδr ikrδr λr ikrδr ikrδr ikδ ikδ ξ λr( + + ( + λ( + ξ λr ξ λr( cosβr + ( i siβr + λ( cosβ ξ βr λr β ξ λr si + ( i si βr + λ si ξ βr β λr 4 λrsi + λsi + ( i siβr ξ ξ βr β λr + 4 λrsi + λsi ( i siβr

ξ β β λ + + ( i r r 4 λrsi λsi siβr βr β λr 4λrsi 4λsi si βr + + + βr β λr 4λrsi 4λsi si βr + + + ξ < βr β λr + 4λrsi + 4λsi + si βr Η παραπάνω ανισότητα ισχύει αφού αριθμητής και παρανομαστής είναι μεγαλύτεροι της μονάδας και η ρίζα ενός αριθμού είναι μικρότερη από τον ίδιο τον αριθμό όταν υπερβαίνουμε τη μονάδα. Επομένως το πεπλεγμένο σχήμα είναι ευσταθές ανεξάρτητα από την επιλογή των διαστημάτων στο χώρο και το χρόνο. Σχήμα Crak-Nicolso ui, ui, + ui+, ui+, ui, ui, ui, + u i, + + + + Δr ri Δr Δ u u + u u u u u + u + + + u + + + + + + + + i, i, i+, i+, i, i, i, i, + Δr ri Δr Δ u + i, i, + + ui, + + + ui, + Δr Δ Δr ri 4Δr + + + + ui+, + ui, u + i, + Δr ri 4Δr Δ Δ ui, + u + i, u + i+, + Δr Δ Δr ri4δr Δr ri4 Δr + ui, u + i, + Δ Δ Στο r 0 η εξίσωση προκύπτει με τον ίδιο τρόπο με την αντίστοιχη στο ρητό και στο πεπλεγμένο:

u,,,, o u + u u u, + u, + + + Δr Δ u u + u u u + u u u + + Δr Δ + + + + + + + o,,,,,, +,, u, u, u, u, + u +, + u, Δ + + Δr Δ u u u u + u + + + Δr Δ + + + + +,,,,, + u, Η ανάλυση ευστάθειας δίνει τα εξής: ikrr ur (,, Ψ ( RrZ ( ( Ψ( ik ikr( r Δ r ikrr ikr( r+δ r ikr( r+δr ikr( r Δr + ik Ψ ( +Δ + Δr Δr Δr ik( Δ ik ik( +Δ ikr( r Δ r ikrr ikr( r+δr + ik rr + + ( + Ψ Δ Δr ikr( r+δr ikr( r Δr ik( Δ ik ik( +Δ ikrr ik ik + ikrr + + Ψ + r Δr Δ ik ik [ ( Ψ( ] ikrδr ikrδr ikrδr ikrδr ikδ ikδ + + Ψ ( +Δ + + + Δr Δr Δr Δ ikrδr ikrδr ikrδr ikrδr ikδ ikδ + + Ψ ( + Ψ( + Ψ ( + + Δr Δr Δr Δ ikr r ikr r λr ikr r ikr r ik ik ξ λr( + + ( + λ( + λ ( ξ r λr( cosβr + ( i siβr + λ( cosβ ξ + Δ Δ Δ Δ Δ Δ ( ξ +

βr λr β λr si + ( i si βr + λ si ( ξ ξ + ( ξ β r β λr 4 λr si + λ si + ( i si βr ξ + βr β λr ( ξ + 4 λr si + λ si + ( i si βr ( ξ βr β λr + 4 λrsi + λsi si βr ξ βr β λr 4 λrsi + λsi + si βr β β λ ξ β β λ λ λ Άρα το ξ είναι της μορφής: ( i ( i ( i β r r 4 λrsi + λsi + si ( i β r r + 4 rsi + si si r r Α+Β i ( Α+Β i ( +Α+Β i 4 Α Β 4Β i +Α iβ ( +Α +Β ( +Α +Β ( +Α +Β ξ + με Α,Β>0. Θέλουμε να ισχύει: ξ < ( 4 Α Β ( 4Β (( +Α +Β (( +Α +Β ( ( ( + < 4 Α Β + 4 Β < ( +Α +Β 8 Α (4 + 4 Α+Α +Β > 0

Το πρόγραμμα που χρησιμοποιεί τα αντίστοιχα σχήματα παρουσιάζεται στο παράρτημα. Ο παρακάτω πίνακας περιέχει τα αποτελέσματα για 0 x 0 διαστήματα (x κόμβοι, με L, Δr Δ /0, 0.00 και μέγιστο απόλυτο σφάλμα 0-4 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 7,3 7,5 8,07 9,09 0,67 3,0 6,55,6 3,97 5,86 00 3,89 4,3 5,3 7,9 0,08 4,6 30,8 39 5 7,7 00 9,07 9,54 0,98 3,5 7,9 3,67 40,05 50,03 63,9 80,6 00,38,9 4,58 7,47 3,79 37,79 45,79 56,3 68,96 84,0 00 3,5 4,08 5,8 8,83 33,3 39,5 47,67 58,07 70,69 85,08 00,38,9 4,58 7,47 3,79 37,79 45,79 56,3 68,96 84,0 00 9,07 9,54 0,98 3,5 7,9 3,67 40,05 50,03 63,9 80,6 00 3,89 4,3 5,3 7,9 0,08 4,6 30,8 39 5 7,7 00 7,3 7,5 8,07 9,09 0,67 3,0 6,55,6 3,97 5,86 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 Οι παρακάτω πίνακες δείχνουν τον αριθμό των χρονικών βημάτων ώστε να επιτευχθεί η μόνιμη λύση όπως αυτή προκύπτει από το απόλυτο σφάλμα: Για x κόμβους με 0-3 και σφάλμα 0-4 Μέθοδος Χρονικά βήματα Ρητό Σχήμα 600 Πεπλεγμένο Σχήμα 74 Crak Nicolso 655 Για x κόμβους με 0-3 και σφάλμα 0-6 Μέθοδος Χρονικά βήματα Ρητό Σχήμα 894 Πεπλεγμένο Σχήμα 070 Crak Nicolso 979 Για x κόμβους με 0-4 και σφάλμα 0-4 Μέθοδος Χρονικά βήματα Ρητό Σχήμα 453 Πεπλεγμένο Σχήμα 4843 Crak Nicolso 468 Για x κόμβους με 0-4 και σφάλμα 0-6 Μέθοδος Χρονικά βήματα Ρητό Σχήμα 7468 Πεπλεγμένο Σχήμα 807 Crak Nicolso 7745

Άσκηση. Για την πρώτη εξίσωση έχουμε: Ευστάθεια: u(, Ψ ( Y( Ψ( ik ik ik ( +Δ ik ik ( Δ + [ Ψ ( + Ψ( Δ ] Ψ( Δx ikδ ikδ [ Ψ ( + Ψ( ] + Ψ( Δx ikδ ikδ ikδ ikδ ξ λ( ξ λξ( ξ + + β kδ β ξ λξ(cos β 0 ξ 4λξ si 0 β ξ + 8λξsi 0 Επομένως οι ρίζες είναι πραγματικές και ξξ. Συνεπάγεται ότι ξ και έτσι ξ όταν μία ρίζα είναι μικρότερη της μονάδας κατά απόλυτο τιμή, η άλλη θα είναι μεγαλύτερη της μονάδας. Απομένει μόνο η περίπτωση ξ ± η οποία όμως προκύπτει από το τριώνυμο για λ 0, πράγμα άτοπο. Επομένως η εξίσωση αυτή είναι ασταθής σε κάθε περίπτωση. Συνοχή: u u u u u u O( 3 3 4 4 ± 5 i i ±Δ + ± + + Δ 3 4 i,! 3! 4! i, i, i, 3 3 4 4 5 5 u Δx u Δx u Δx u Δx u i± i 3 4 5 x i,! x 3! x 4! x 5! x i, i, i, i, u u ±Δ x + ± + ± + O Δx + 3 i i 4 i+ i i O( 3 i, 6 Δx x i, i, 6 ( 3 3 4 4 + u u 5 Δx u Δx u 6 ui ui + Δ + + O( Δ 3 ui+ ui + ui + + + O( Δx 4 i, 3! x! x 4! x i, Δ i, i, 4 u u u u u u + u u Δx u 4 + + + Δ + + + O( Δx 4 x i, + 4 3 ui ui ui+ ui + u i Δx u u 4 4 u uxx + + + O(, Δx 4 3 Δx x 6 i, i, Η συνάρτηση μας έχει συνοχή αφού καθώς Δx 0 και 0 οι όροι του σφάλματος μηδενίζονται (με την υπόθεση ότι οι παράγωγοι της u είναι φραγμένες και προκύπτει η αρχική εξίσωση. Το γεγονός αυτό όμως δεν έχει καμία πρακτική αξία για εμάς αφού η εξίσωση είναι ασταθής και δεν δίνει αξιόπιστα αποτελέσματα.

Για τη δεύτερη εξίσωση έχουμε: Ευστάθεια: ik ( +Δ ( Δ Ψ ( ( + ( Ψ ( +Δ +Ψ( [ Ψ ( + Ψ( Δ ] Δx ik ik ik ikδ ikδ [ Ψ ( + Ψ( ] Ψ ( ( + ( Ψ ( +Δ +Ψ( Δx ξ λ λ ξ λ ξ λ λ ξ + + ξ + + ξ ikδ ikδ λ ( λ ( + λ ξ ( λ λξ( + ξ ξ( cosβ 0 + λ + λ ( λ ikδ ikδ ikδ ikδ ( ( ( ( ( λ ( λ 4λ β ξ si 0 + + ξ ( ξ b+ b 4ac Επομένως: ξ ( b b 4ac Αποδεικνύεται ότι ξ < και ξ < Συνοχή: ( ( u u u u u u u O( 3 3 4 4 5 5 ± 6 i i ±Δ + ± + ± + Δ 3 4 5 i,! 3! 4! 5! i, i, i, i, 3 3 4 4 5 5 u Δx u Δx u Δx u Δx u i± i 3 4 5 x i,! x 3! x 4! x 5! x i, i, i, i, 6 ( u u ±Δ x + ± + ± + O Δx 3 3 5 5 + u u u 7 ui ui + Δ + + + O( Δ 3 5 i, 3! 5! i, i, u Δx u u Δx u + + + + Δ Δx x x u 4 4 4 4 + 6 6 ui+ ui ui ui O(, Δx 4 4!! 4! 4! i, i, i, i, 3 4 5 u u u u 6 + + + + O( Δ 3 5 3! 5! + i i i, i, i, u u u + u u u u Δx u + + + O Δx + 4 4 4 i+ i i i 4 4 Δx Δx x Δx x i, i, i, i, 6 4 (, u u u u u + u u uxx + Δx + + i i i+ i i i 3 4 5 4 4 4 u u u u Δx u 6 4 + + O(, Δx 3! 5! Δx Δx x 3 5 4 4 i, i, i, i, i,

Επίσης ισχύει ότι: 4 4 u u u u u u u u u 4 4 x x x x x x x x x + + ui ui ui+ ui ui + ui u uxx + + Δx 3 4 4 4 5 Δx u u u u 6 4 + + O(, Δx Δx 3! Δx 5! 3 4 5 i, i, i, i, Από την παραπάνω σχέση βλέπουμε ότι όταν τα Δ, Δ x τείνουν στο 0 ομοιόμορφα, τότε το σχήμα δεν έχει συνοχή. Λύνει δηλαδή μια υπερβολική εξίσωση της μορφής: u + u u Δx xx Άσκηση 3. Βλέπε την Παράγραφο 5. των Σημειώσεων Άσκηση 4. Γνωρίζουμε ότι πρόκειται για τη μέθοδο ADI. Περιμένουμε, λοιπόν, να είναι ευσταθής άνευ όρων. Χρησιμοποιούμε τα σύμβολα λx, λ Δ, β kxδ x, x Δ Ψ ( + 0.5 Ψ ( + Ψ ( + β kδ, ξ και ξ και ξ ξξ. Ψ( Ψ ( + 0.5 Δ Ψ( ikxx u Ψ ( X( x Y( Ψ( ik ikxx ( Ψ ( + 0.5 Ψ ( / ik ( ( ( ( x x+δx ikxx ikx x Δx ik +Δ ik ik Δ ik + ikxx + Ψ ( + 0.5 Δ +Ψ( Δx ik Δ

( Ψ ( + 0.5 Δ Ψ ( ikxδx ikxδx λ Ψ ( + 0.5 ( + + λ Ψ( ( + x ikxδx ikxδx ( ξ λ ξ ( + + λ ( + x ( ξ λ ξ (cos β + λ (cos β x ( ξ λ ξ (cos β + λ (cos β x β β ( ξ λξ x si si + λ β λ si ξ < β + λ x si Αναλόγως,για τη δεύτερη εξίσωση θα ισχύει: ik x x ik ( Ψ ( + Ψ ( + 0.5 Δ / ik x ( x+δx ikxx ikx ( x Δx ik + Ψ ( + 0.5 Δ + Δx +Ψ ( + ik x x ik ( +Δ ik ik ( Δ + Δ ( Ψ ( + Δ Ψ ( + 0.5 Δ ik Δ ik Δ ik Δ ik Δ ikxδx ikxδx λ Ψ ( + 0.5 ( + + λ Ψ ( + ( + x ( ξ λ ( + + λ ξ ( + ikxδx ikxδx x ( ξ λ (cos β + λ ξ (cos β x ( ξ λ (cos β + λ ξ (cos β x β β ( ξ λx si + λξ si β λ x si ξ < β + λ si Με συνδυασμό των παραπάνω σχέσεων θα έχουμε συνολικά: ik Δ ik Δ ik Δ ik Δ

β β λsi λxsi ξ < β β + λxsi + λsi Σημείωση: Ο αριθμητής του πρώτου κλάσματος είναι μικρότερος από τον παρανομαστή του δευτέρου και αριθμητής του δεύτερου είναι μικρότερος από τον παρανομαστή του πρώτου. Άρα το σχήμα είναι πάντοτε ευσταθές. Άσκηση 5. Θα διακριτοποιήσουμε την παρακάτω εξίσωση με τις μεθόδους των πεπερασμένων διαφορών και των πεπερασμένων όγκων. d dt hp + T T dx dx A ( f 0 Πεπερασμένες Διαφορές: dt dt hp k k + T T Δx dx i+ dx i A ( f i 0 Ti+ Ti Ti T i hp k k * ** + ( Tf Ti 0 Δx i+ i δx δx A ki+ / Ti+ Ti ki / Ti Ti hp + * ** ( T f T i 0 Δx δx Δx δx A hp k k k k hp T T T Tf A Δx δx Δx δx Δx δx Δx δx A ΔxhP ki+ / ki / ki+ / ki / ΔxhP + + T * ** i T * i+ + T ** i + Tf A δx δx δx δx A i+ / i / i+ / i / + + * ** i * i+ + ** i +

Πεπερασμένοι Όγκοι: ( ( f w d dt hp k dx+ T T dx0 dx dx A Στο δεύτερο ολοκλήρωμα θεωρώ T T w dt dt hp k k + T T Δx dx dx A w P ( f P 0 Θεωρώ γραμμική κατανομή της θερμοκρασίας κατά μήκος των αποστάσεων WP και PE. TE TP TP TW hp hp k kw + TfΔx TPΔx 0 δx δx A A at at + a T + b όπου a P P E E W W k E, δ x a k w w W, f δ xw A hp ΔxhP b T Δ x, ap ae + aw + A Όπως παρατηρούμε οι εκφράσεις πεπερασμένων διαφορών και όγκων είναι ** * δx δx w δx δx. απολύτως όμοιες εάν ( και ( Άσκηση 6. Όπως στην άσκηση 5, με τη διαφορά ότι εδώ έχουμε πρόβλημα δύο διαστάσεων μη μόνιμο με και συνοριακές και αρχικές συνθήκες. T T T k + k ρcp x x

Πεπερασμένες Διαφορές (ρητό σχήμα: T T T T T T k k + k k ρi, Cpi, Δx x i+, x i, Δ i, + i, + i, i, i, i, / i, i, i, i, + ki+ /, Ti+, Ti, ki /, Ti, Ti, ki, + / Ti, + T k T T T T + * ** * ** ρi, Cpi, Δx δx Δx δx Δ δ Δ δ ρ C k k k k ρ C i + x δx x δx δ δ Δ Δ Δ Δ Δ ki+ /, ki /, ki, + / ki, / + T * i+, + T ** i, + T * i, + + T ** i, Δ xδx Δ xδx Δ δ Δ δ i, pi, + i+ /, i /, i, + / i, / i, p, Ti, T * ** * ** i, Η αρχική συνθήκη και οι οριακές συνθήκες τύπου Dirichl αντιμετωπίζονται με τον ίδιο τρόπο και στις δύο μεθόδους. T x Απομένει η μικτή οριακή συνθήκη k h( T T T k h T ( T B a B x B Πεπερασμένοι Όγκοι: a :, όπου το γράμμα B συμβολίζει τους κόμβους πάνω στο όριο. +Δ +Δ + T T T k dxdd + k ddxd ρc p ddxd x x s w ws s w +Δ + T T T T + k k dd + k k dxd ρc p( TP T P dxd x s x w w s s w

T T T T k k dd + k k dxd x x +Δ + s w w s +Δ + T T T T k k Δ d+ k k Δxd x x w s T T Δ d + k T T k T T Δxd +Δ + TE TP P W N P P S k kw s δx δx w δ δs s w + + + ( ( ( ρc T T dxd ρc T T ΔxΔ ρc T T Δ V p P P p P P p P P T T T T T T T T k k Δ + k k Δ x Δ ρ C T T + ( E P P W N P P S w s av pav P P δx δxw δ δs ΔV + + ap TP a E T E + a W T W + a N T N + a S T S + + a a a a a T P E W N S P και οι παραπάνω συντελεστές θα ισούνται με: a a E S k k Δ w Δ Δ δ x, aw δ xw k Δ, a N k ΔΔ x δ x, s Δx, a δ x P ρavcavδv, a + P a P s Οι εκφράσεις πεπερασμένων διαφορών και όγκων είναι ακριβώς οι ίδιες με την προϋπόθεση ότι έχουμε ίδιες διακριτοποιήσεις. Τέλος, για την μικτή οριακή συνθήκη των Σημειώσεων. T k h( T a x T βλέπε την Παράγραφο 6.3

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ: Πρόγραμμα πεπερασμένων διαφορών για παραβολικές εξισώσεις (ρητό, πεπλεγμένο και Crak Nicolso Program rho_pplgmo_c implici o doublprcisio,allocaabl::r(:,u(:,:,uold(:,:,mp(:,: igr::,i,,k,m,saus,max,do,mhod doublprcisio::rr,max,dr,d,d,l doublprcisio::a,b,c,d, 0!αριθμός διαστημάτων d0.00 dr./( L. dl/( rr0.000 alloca(r(+,u(+,+,uold(+,+,mp(+,+ if (saus/0 Sop 'No ough mmor' max00000 do i,+ r(i(i-*dr d do rad*,mhod!mhod3!rho, pplgmo, 3crak icolso if (mhod h!rho u(:,:0. m do0 do whil (m<max.ad. do0 uoldu u(+,:00 u(:,0 u(:,+0 do i, do, if (i h!slss ad/d** b- 4.*d/dr** -.*d/d** c4.*d/dr** da u(i, a*uold(i,-+b*uold(i,+c*uold(i+,+d*uold(i,+ ls!slss ad/dr** - d/(.*r(i*dr bd/d** c-.*d/dr** -.*d/d** dd/dr** + d/(.*r(i*dr b u(i, a*uold(i-,+b*uold(i,- +c*uold(i,+d*uold(i+,+*uold(i,+ d if d do d do

! lxos gia rmaismo mp(:,: abs(u(:,: - uold(:,: if (maxval(mp<rr h do d if mm+ d do op(0,fil'rs_rho.x',recl0000 do i,+ Wri(0,'((f6.,x' u(i,: d do pri*, 'Rho' pri*, m-,max lsif (mhod h!pplgmo u(:,:0. m do0 do whil (m<max.ad. do0 uoldu u(+,:00 u(:,0 u(:,+0 do i, do, if (i h!slss bd/d** a+ 4.*d/dr** +.*d/d** c4.*d/dr** db u(i, (b*u(i,-+c*u(i+,+d*u(i,++uold(i,/a ls!slss a +.*d/dr** +.*d/d** bd/dr** - d/(.*r(i*dr cd/d** dd/dr** + d/(.*r(i*dr c u(i, (b*u(i-,+c*u(i,-+d*u(i+,+*u(i,++uold(i,/a d if d do d do! lxos gia rmaismo mp(:,: abs(u(:,: - uold(:,: if (maxval(mp<rr h do d if mm+ d do

op(,fil'rs_pplg.x',recl0000 do i,+! a pwom aapoda gia a a diksi o arra visualir swsa! Wri(,'((f6.,x' u(i,: d do pri*, 'Pplgmo' pri*, m-,max lsif (mhod3 h!3crank NICOLSON u(:,:0. m do0 do whil (m<max.ad. do0 uoldu u(+,:00 u(:,0 u(:,+0 do i, do, if (i h a*(uold(,-uold(,/dr** b0.5*(uold(,--*uold(,+uold(,+/d** c*(u(,-u(,/dr** d0.5*(u(,--*u(,+u(,+/d** u(,d*(a+b+c+d+u(, ls!slss a + d/dr** + d/d** bd/(.*dr** - d/(4.*r(i*dr cd/(.*dr** + d/(4.*r(i*dr dd/(.*d** - d/dr** - d/d** u(i, (b*u(i-,+c*u(i+,+d*u(i,-+d*u(i,++*uold(i,+b*uold(i-,+c*uold(i+,+d*uold(i,-+d*uold(i,+/a d if d do d do! lxos gia rmaismo mp(:,: abs(u(:,: - uold(:,: if (maxval(mp<rr h do d if mm+ d do op(,fil'rs_crak.x',recl0000 do i,+ Wri(,'((f6.,x' u(i,: d do pri*, 'Crak-Nicolso' pri*, m-,max d if d program