ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Предисловие автора из "Численное решение задач теплопроводности и конвективноного теплообмена при течении в каналах " Что касается компьютерной программы, которая использовалась в этом курсе, то, по моим представлениям, она должна была удовлетворять двум условиям. С одной стороны, она должна быть интересной, применимой к практическим задачам и способной проиллюстрировать многие важные особенности вычислительной процедуры. С другой — программа должна быть настолько простой, чтобы слушатели курса в течение пяти дней могли понять ее структуру, оценить возможности и ограничения, выучить имена переменных и применить ее для решения целого ряда физических задач (мне не хотелось, чтобы пользователи воспринимали программу как черный ящик и просто нажимали кнопки). Поэтому было решено ограничить программу только задачами теплопроводности, но проиллюстрировать ее применение не только для решения задач теплопроводности, но и некоторых задач конвективного теплообмена в каналах. Так появилась на свет вычислительная программа ONDU T. [c.13] В преподавании этого курса (и других подобных для аспирантов) я использую определенный формат. Акцент делается на понимание физической сущности и возможности решения физических задач. Я начинаю с физического и математического описания интересующего нас явления, разрабатываю численный метод и описываю вычислительную программу в общем виде. Остальная часть курса посвящена рассмотрению многочисленных примеров, в которых программа адаптируется к конкретным задачам. Несмотря на то что мы начинаем изучение курса с простых примеров, в конце его мы имеем дело с очень тонкими и сложными приложениями. По мере обучения студенты применяют вычислительную программу к большому числу дополнительных задач в качестве одного из видов домашней работы. Благодаря этому они не только развивают умение их решать, но и улучшают понимание физических процессов. [c.14] При завершении курса я прошу студентов выполнить два проекта. Каждый проект заключается в применении вычислительной программы к важной задаче, выбранной студентом самостоятельно. Отчет по проекту включает в себя описание задачи, программную реализацию, результаты и комментарии к ним. Окончание курса доставляет мне особое удовольствие — я вижу интересные работы, выполненные студентами. За четыре года студенты применили программу ONDU T к решению ряда различных задач, в том числе задач теплопереноса в цилиндрах двигателя, теплового состояния зарытых в землю кабелей, тепловых процессов в изоляции стен зданий, охлаждения электрических цепей, течения около наборов стержней или трубок, распространения влаги в гранулированных средах, охлаждения анода при дуговом разряде. Во многих случаях работы, выполненные в рамках этого курса, послужили основой диссертаций или журнальных статей. Выбирая примеры и задачи для данной книги, я использовал плодотворные идеи, которые почерпнул у самих студентов. [c.14] Вычислительная программа ONDU T состоит из двух частей большой неизменяемой части, общей для всех приложений, и части, зависящей от конкретной задачи и состоящей из подпрограммы, которую должен написать пользователь для каждого приложения. Таким образом, вместо простого представления входных данных пользователь пишет спецификацию задачи в специальной подпрограмме. Это делает программу чрезвычайно гибкой и широко применимой, и, что более важно, студенты оказываются вовлеченными в общий процесс решения физических задач. [c.14] Изначальная цель данной книги заключается в том, чтобы представить читателю науку и искусство численного исследования физического явления. Кроме того, вычислительная программа может быть использована преподавателями и для других целей. Они могут подготовить частные варианты программы для численного моделирования практических задач. Например, кто-нибудь может настроить программу для решения задачи о течении в трубе с внутренними ребрами. Затем студенты могут заняться программой для изучения влияния на поле скорости числа ребер, их высоты или толщины и т.п. В данном случае важен не сам метод численного решения, а то, что в центре внимания находится поведение физической системы. Когда же программа оснащена подходящей компьютерной графикой, такая деятельность может быть и познавательной, и занимательной. [c.15] После того как ранняя версия этой книги была тщательно проверена в процессе занятий, я обнаружил, что трудно сопротивляться искушению добавить новый материал. На последнем этапе подготовки рукописи, несмотря на то что я вместе с помощниками был чрезвычайно внимателен, вполне возможно, что несколько ошибок могли ускользнуть от нашего внимания. Я буду очень благодарен читателям, если они обратят мое внимание на ошибки, которые обнаружат. [c.15] Наконец, я хотел бы поблагодарить мою семью. В течение всех дней лихорадочной работы над этой книгой моя жена вместе с дочерьми создавали замечательную атмосферу поддержки и понимания. [c.16] Вернуться к основной статье