Граничные условия в обратных задачах

Граничные условия в обратных задачах [c.32]

Рассмотрим теперь постановку граничных условий в обратных задачах профилирования сопел и каналов в сверхзвуковой области. Воспользуемся для этого теорией характеристик для сверхзвуковых течений. Для случая течений идеального газа с неравновесными физико-химическими превращениями эта теория изложена в [1, 11, 27], где приведены также различные численные схемы метода. Здесь лишь отметим, что при сверхзвуковом течении существуют три семейства характеристик, два семейства линий Маха (характеристики С+ и С ) и линии тока (характеристики Со). Каждая из характеристик задается уравнением направления [например, (1.122)], при этом газодинамические параметры на ней связаны уравнениями совместности [см. например, уравнения (1.123) для и С ]. Отметим, что уравнение направления для линии тока есть уравнение (1.100, 1.101), а уравнения совместности — уравнения (1 98, 1 99). [c.35]

При решении прямой задачи используют уравнения газовой динамики, записанные в декартовой, цилиндрической или сферической системах координат. Решать обратную задачу и формулировать граничные условия удобно, используя уравнения, в которых в качестве независимых переменных взята длина дуги вдоль некоторой кривой и функции тока. Использование функций тока особенно удобно, так как начальные условия в обратной задаче задаются обычно на поверхности тока (жесткая стенка или ось симметрии). [c.50]

Обратная задача. Решение обратной задачи и формулировку граничных условий удобно проводить, используя уравнения сохранения, в которых в качестве независимых переменных использованы длина дуги 5 вдоль некоторой кривой и функция тока о]). Использование в качестве независимых переменных функций тока особенно удобно потому, что начальные условия в обратной задаче задаются обычно па поверхности тока (н есткая стенка или ось [c.37]

Прямая задача теплопроводности заключается в отыскании температуры тела, удовлетворяющей дифференциальному уравнению теплопроводности и условиям однозначности. Отыскание граничных условий, в том числе и плотности теплового потока, по имеющейся информации о температуре внутренних точек в теле составляет предмет решения обратной задачи теплопроводности (ОЗТ) в данном случае — это граничная ОЗТ. [c.284]

В некоторых случаях решение ОЗТ позволяет определить граничные условия (в том числе и д) проще, чем другими методами. Иногда решение обратной задачи является единственным источником информации о граничных условиях для реальной конструкции. [c.284]

В этом разделе при помощи принципа соответствия будет проведен анализ динамических задач для вязкоупругих тел как при стационарных периодических режимах, так и при нестационарных режимах нагружения. Для того чтобы можно было непосредственно использовать упругие решения, будем предполагать, что не происходит старения материала и что поле температур стационарно или хотя бы что необратимые изменения в свойствах материала малы в течение каждого цикла нагружения или в течение времени нестационарного воздействия. Напомним дополнительные требования, состоящие в том, что конфигурация граничных поверхностей не меняется (за исключением малых перемещений) и что граничное условие в напряжениях не может смениться условием в перемещениях, и обратно. [c.165]

В связи с тем, что при моделировании температурных полей в поршнях двигателей внутреннего сгорания кольцо рассматривается, как правило, в виде отдельного элементарного блока, практически невозможно детально изучить движение тепловых потоков как в самом кольце, так и в прилегающих к нему областях поршня. Для этой цели на поршне был выделен в районе первого и второго колец уточняемый участок (рис. 3), температурные поля которого определялись с помощью ЭЦВМ. Значения температур на границах участка со стороны тела поршня задавались в соответствии с полями температур, полученными на сеточной модели (граничные условия I рода). По контуру поршневой канавки и боковой поверхности поршня и колец задавались граничные условия в соответствии с рекомендациями, изложенными в работе [4] и принятыми при моделировании поля температур на электрической сетке. При этом для большей достоверности граничные условия по всем поверхностям поршня уточнялись по данным натурных испытаний путем решения обратных задач. [c.252]

Различают прямую и обратную задачи теории упругости. В прямой задаче граничные условия заданы, а требуется определить напряжения, деформации, перемещения и др. во всем объеме деформируемого тела. В обратной задаче в объеме тела заданы поля напряжений, перемещений и др., а требуется найти граничные условия. [c.187]

Далее рассмотрим, какие уравнения можно вывести из принципа дополнительной виртуальной работы, если предполагается, что он справедлив для произвольных вариаций напряжений. Универсальным методом решения задач такого рода является метод множителей Лагранжа ). Будем рассматривать (1.48) и (1.49) как ограничения, а перемещения и, v, w как множители Лагранжа, ассоциированные с этими ограничениями. Тогда, проводя все рассуждения в обратном порядке, получим (1.46) из (1.50). Поскольку величины ба , ба ,. .., бт считаются независимыми в соответствии с общей схемой применения множителей Лагранжа, все коэффициенты в уравнениях (1.46) обращаются в нуль, и мы получаем уравнения (1.44) и (1.45). Таким образом, принцип дополнительной виртуальной работы эквивалентен соотношениям напряжения—деформации и граничным условиям в напряже- [c.35]

В других задачах может иметь место обратная картина, когда весьма трудно (а подчас и невозможно) задать статически граничные условия в координатах тела до деформации, поскольку внешние силы могут зависеть от конфигурации тела в его деформированном состоянии. При этом втором типе задач, естественно, приходится принимать второй путь решения. [c.205]

Рассмотрим теперь возможные варианты граничных интегральных уравнений на поверхностях трещин й. Как правило, поверхности трещин в твердых телах свободны от нагрузки. Граничная задача с заданной нагрузкой на берегах трещины получается, например, если исходная задача для тела с трещинами, берега которых свободны от нагрузки, представляется в виде суперпозиции двух задач для тела без трещин и для тела с трещинами, к берегам которых приложена нагрузка полученная из решения первой задачи, взятая с обратным знаком (см. разделы 3.2 и 3.3). Нагрузка на берегах трещин возникает также при учете контактного взаимодействия берегов трещин. В первом случае на берегах трещин задаются граничные условия в напряжениях (вторая краевая задача), во втором — условия с ограничениями в виде неравенств (5.6) (задачи типа Синьорини). Ниже будет показано, что решение задачи Синьорини приводит к последовательности граничных задач в напряжениях. Учитывая это, предположим, что на берегах трещин задана поверхностная нагрузка и граничные условия имеют вид [c.126]

В газовой динамике внешних и внутренних течений различают еще два класса задач прямую и обратную. Прямая задача состоит в определении поля течения при заданной форме обтекаемого тела (для внешних задач) или канала (ддя внутренних задач) и заданных граничных условиях. Прямая задача сводится в общем случае к краевой задаче, для которой, как правило, не доказаны теоремы существования н единственности. Обратная задача состоит в определении поля течения при условиях, заданных на некоторой поверхности, и условиях в начальном сечении. При этом форма обтекаемого тела (или канала) не задана и определяется в процессе решения. Обратная задача сводится к задаче Коши. В обратных задачах о течении за отошедшей ударной волной задается форма ударной волны и в процессе решения находится форма обтекаемого тела. В обратной задаче теории сопла задается распределение скорости, например, па оси сопла, а поверхность сопла определяется в процессе решения. [c.34]

Параболическое уравнение переноса вихря и эллиптическое уравнение Пуассона естественно рассматривать по отдельности, так как методы их решения, очевидно, различны. Однако сразу следует заметить, что при численном решении задачи гидродинамики фактически существует обратная связь между этими уравнениями. Например, в силу того что эти уравнения решаются циклически, увеличение допустимых временных шагов для уравнения переноса вихря должно быть компенсировано увеличением числа итераций при итерационном решении уравнения Пуассона. Неправильное обращение с граничными условиями в одном уравнении может привести к нарушению сходимости в другом. [c.38]

В обратной задаче обычно требуется определить граничные условия или коэффициенты, входящие в дифференциальное уравнение переноса, если известно математическое описание процесса и концентрационное поле. [c.212]

Рассматриваемую задачу решаем обратным методом. Примем функцию напряжений в виде (7.76). Напряжения определятся формулами (7.77). Граничные условия задачи имеют вид [c.158]

Прямой метод решения задач теории упругости, заключающийся в интегрировании основных уравнений при заданных граничных условиях, не всегда возможен. Обратный метод, примененный в гл. 7 для плоских задач, часто не соответствует практической постановке задачи. Сен-Венаном был предложен так называемый полуобратный метод решения задач теории упругости, который заключается в том, что часть перемещений и напряжений задается, а остальные неизвестные определяются из уравнений теории упругости при заданных граничных условиях. Полуобратный метод не является общим. Однако он оказался одним из самых эффективных методов решения задач теории упругости. [c.172]

Эволюционная ударная волна устойчива по отношению к рассмотренному типу возмущений и в обычном смысле этого слова. Если искать смещение ударной волны (а с ним и возмущения всех остальных величин) в виде, пропорциональном то заранее очевидно, что однозначно определяемое граничными условиями значение ш может быть только нулем — уже хотя бы из тех соображений, что в задаче нет никаких параметров размерности обратного времени, которые могли бы определить отличное от нуля значение ш. [c.469]

Пользуясь соотношениями (1.6.4) (1.6.6) система уравнений (1.6.1) и граничные условия (1.6.2), (1.6.3) преобразуются к "несвязанной" форме посредством диагонализации матриц многокомпонентной диффузией, что позволяет уже применять к полученной системе уравнений (1.6.5) известные методы решения. Затем при помощи обратного матричного преобразования (1.6.6) находятся распределения компонентов многокомпонентной смеси в фазах. Подробный анализ исследования кинетики многокомпонентного массо- и теплопереноса, а также использование разработанного математического метода для решения сложных задач, дан в обзоре [66]. [c.44]

Основные затруднения при решении прямой задачи теории упругости заключаются обычно в точном удовлетворении решений (а) или (б) граничным условиям. Эти трудности устраняются при решении обратной задачи. [c.30]

Методы электромоделирования позволяют решать прямые и обратные задачи как в линейной, так и в нелинейной постановке. В прямых задачах на основе решения заданного математического описания (дифференциального уравнения и условий однозначности) определяется поле потенциала (температуры, скорости и т. д.), в обратных — по известному полю потенциала определяются граничные условия, например коэффициент теплоотдачи на поверхности тела. [c.75]

Обратная задача состоит в том, что, задавшись лиСю перемещениями Ui как непрерывными функциями щ = г (х ), либо компонентами тензора напряжений, т. е. шестью функциями а/, = = сгг Xk), определяют из основных уравнений (4.1)—(4.4) и соответствующих граничных условий все остальные функции, а также внешние силы, осуществляющие заданные перемеш.ения ui или заданные функции Oij. [c.72]

Решение обратной задачи значительно проще, чем решение прямой задачи. Особенно просто решается обратная задача, если задаться перемещениями щ. При заданных непрерывных функциях щ = = Ui Xk) дифференциальные зависимости Сен—Венана тождественно удовлетворяются и, следовательно, в этом случае они не используются. Решение этой обратной задачи выполняется в следующем порядке на основании формулы закона Гука (4.4) определяются компоненты тензора напряжений atj (Хи), соответствующие принятым функциям и, (лгй), а из уравнений равновесия (4.3) и граничных условий (4.6) определяются внешние силы, при которых осуществляются заданные перемещения. [c.72]

Еще один путь проверки корректности — использование методов решения так называемых обратных задач, когда по экспериментальным данным о внутреннем переносе рассчитывают граничные условия, т. е. интенсивность внешнего тепломассообмена. Проверка при этом состоит в сравнении опытных и расчетных данных. [c.90]

Методом электромоделирования решаются как прямые задачи теплопроводности, в которых на основе решения дифференциального уравнения и условий однозначности определяется поле температур, так и обратные задачи, в которых по известному полю температур устанавливаются граничные условия, например коэффициент теплоотдачи на поверхности тела. [c.193]

Решение поставленной задачи состоит в последовательном вычислении коэффициентов прогонки ( и с ], ] по , Р с определением неизвестных температур по уравнению (2.39) в обратном порядке. Например, если необходимо определить температурное поле в неограниченной плоской стенке, состоящей из слоя изоляции ( ) и тонкого металлического слоя (5 ), при переменных граничных условиях третьего рода (рис. 2.3), то систему неявных конечноразностных уравнений можно представить в виде [c.90]

Вводные замечания. В настоящем параграфе исследуем напряженное состояние круглой пластины, загруженной на одном из оснований равномерно распределенной нормальной сжимающей нагрузкой интенсивности q, используя обратную постановку задачи. Поступим следующим образом. Будем задаваться функцией напряжений ф в виде алгебраических степенных полиномов, далее за счет соответствующего подбора коэффициентов обеспечим удовлетворение этими полиномами бигармоническому уравнению (9.156). После этого будем находить те статические граничные условия, которые соответствуют полиномам ф, построенным поясненным выше путем. Пользуясь набором полученных решений, посредством соответствующей их комбинации получим решение интересующей нас отмеченной выше задачи. [c.693]

Согласно этому методу решение задачи об НДС оболочки проводят в два этапа на первом выполняют численное интегрирование системы с последовательным проведением ортогонализации, на втором определяют коэффициенты (/ = 1, 2, 3,. .., 8) из условия удовлетворения граничным условиям при s = Sj / затем осуществляют обратный ход, в процессе которого для расчетных точек находят вектор У is)- решение задачи. [c.77]

Однако смешанная постановка задачи далеко не исчерпывает всех возможных комбинаций задания величин Ef, а Ер по зонам, так как предполагает, что на каждой зоне известна либо температура Е , либо результирующее излучение р. На практике могут встретиться и такие случаи, когда на одних зонах известно Е , а на других Е р, на третьих задано одновременно и и а на таком же числе четвертых зон не известно ни Е , ни Е р. Такие случаи описываются общей постановкой задачи причем общая постановка, когда число зон, на которых одновременно задается и Ео и Е р, равно нулю, переходит в смешанную. Иными словами, общая постановка задачи охватывает все возможные случаи задания граничных условий по зонам, а фундаментальная, обратная и смешанная постановки являются ее частными случаями. [c.120]

При рассмотрении задач о теплообмене в любых каналах некрут лого сечения важную роль играют два предельных граничных условия на стенке (по периметру) — постоянный тепловой поток и постоянная температура стенки. Первое из этих условий соответствует тому случаю, когда теплопроводность стенки мала по сравнению с теплопроводностью движущейся среды, а второе — обратному случаю. Очевидно, что весь спектр [c.164]

Приведенные ниже уравнения позволяют рассчитывать изменение параметров во времени для равновесной сжимаемой среды, движущейся в одномерном нестационарном потоке. В основу решения положен известный метод характеристик. Решение уравнений производится разностным методом в его первом нелинейном приближении. Подробно рассмотрены различные типы граничных условий, позволяющие применить развитый расчетный аппарат для решения различных конкретных задач. Полученные решения содержат в себе как частный случай решения для динамики неподвижного теплоносителя и для квазистационарного течения теплоносителя. Эти решения могут быть получены из общего решения для нестационарного потока путем наложения определенных ограничений на скорости распространения трех волн возмущения прямой, обратной и транспортной. [c.12]

Однако, как это следует из рис. 1.2, коэффициенты, входящие в эти уравнения, существенно зависят от направления скорости потока w. Из рис. 1.2, на котором в плоскости z, т показаны изменения положения характеристических кривых Xi, Xj и Хз при изменении направления потока в промежуточной точке рассматриваемого канала, следует, что при изменении направления потока характеристическая кривая прямой волны Хз определяет обратную волну и при этом всегда остается левее прямой Z (/)). То же можно сказать о характеристической кривой обратной волны Хз, которая при обратном течении теплоносителя определяет прямую волну и также всегда остается правее ординаты z (D). Исключением является характеристическая кривая для траектории частиц потока (транспортная характеристика), которая всегда направлена по потоку и может находиться как левее прямой z (D) при положительном направлении скорости потока, так и правее ее при обратном направлении потока. Эти свойства характеристических кривых делают более простой задачу формулирования граничных условий при расчете динамики потока методом характеристик. [c.18]

Совокупность начальных и граничных условий называют краевыми условиями. Краевые условия обычно определяются в результате проведения экспериментальных исследований или по эмпирическим зависимостям, полученным в результате обобщения опытных данных. Особо отметим, что краевые условия могут быть определены также путем решения обратных и сопряженных задач. Согласно классификации [58], задачи теплопроводности можно разделить на прямые, обратные, инверсные и индуктивные. [c.11]

Метод решения обратной задачи для составного тела рассмотрен в работе [303]. Этот метод известен как метод нелинейной оценки. В дальнейшем с использованием этого метода была решена задача при переменных граничных условиях [304]. [c.166]

Аналогия между явлениями в электрической модели и в исследуемом объекте при решении обратной задачи чрезвычайно проста. Граничное условие III рода [c.168]

В основе физической природы неустойчивости обратной задачи лежит свойство процесса теплопроводности, заключаюшееся в сильном сглаживании и временном запаздывании характерных особенностей граничных функций по мере удаления рассматриваемой точки внутрь тела от теплообменной поверхности. Если характерные изменения в граничных условиях проявляются слабее и сгла живаются при удалении от поверхности тела, то, наоборот, наличие даже небольших колебаний в температуре глубоко расположенных точек должно соответствовать значительным временным изменениям граничного условия. Такая физика распространения тепла и приводит к известной особенности обратных задач — значительно [c.284]

Как уже отмечалось, решение задач теории упругости в прямой постановке (в перемещениях либо напряжениях) представляет очень большие сложности и общих методов решеипя задач в такой постановке пока не существует, Обратная постановка задач часто не соответствует потребностям практики, так как жизнь обычно ставит задачи в прямой постановке. Прп этом известны граничные условия, и требуется определить поло напряжений, деформаций п перемещений, соответствующих заданным граничным условиям. [c.58]

Метод малых параметров позволяет свести расчет распределения потенциала при граничных условиях (1.25) к последовательному решению задач с более простыми граничными условиями. Он основан на представлении потенциала в виде ряда по безразмерному параметру поляризации к (при/г< 1) или по обратному параметру (приАг>1). [c.50]

Сложность расчетного определения напряженно-деформированных состояний элементов ВВЭР, как отмечалось выше (см. 1, гл. 2 и гл. 3), состоит в том, что в них реализуются пространственная схема передачи усилий, трехмерные поля напряжений, затрудняющие формулировку граничных условий. Ниже излагается расчетное определение напряжений и перемещений в зонах корпусных конструкций по исходным данным, получаемым на границе зтих зон с помощью экспериментальных методов, но в силу ряда обстоятельств недостаточных для постановки и решения обычных краевых задач. Возникаюшце при этом задачи представляют собой так называемые обратные задачи, в которых неизвестные величины определяются (восстанавливаются) по их проявлению, отклику в доступной для прямых измерений области. Эти задачи, как правило, являются некорректно поставленными и требуют при своем решении применения специальных методов. В связи с этим методы решения таких задач во многих случаях могут существенным образом зависеть от точности получаемой экспериментальной информации и методов ее обработки. [c.59]

Метод последовательных приближений, примененный для решения системы интегральных уравнений (3.20), (3.21), есть альтернирующий итерационный процесс, в котором на каждом шаге решается корректная смешанная краевая задача для уравнения Лапласа. В этом процессе, аналогичном альтернирующему итерационному процессу для уравнения Ламэ, рассмотренному выше, в четных итерациях удовлетворяются граничные условия по тепловому потоку на S, но не удовлетворяются температурные условия в нечетных итерациях ситуация обратная. Процесс может быть начат сиедующим образом. Определим на L значение теплового потока из решения смешанной краевой задачи с граничными условиями [c.82]

Методы решения обратной задачи термоупругости аналогичны рассмотренным выше. Но здесь необходимо отметить, что построение альтернирующего итерационного процесса в этой задаче невозможно ввиду специфики граничных условий, задаваемых на поверхности измерений. Задача не сводится к некоторой корректно-поставленной, минуя использование процедуры регуляризации или конструктивного вьвделения компактного множества корректности, на котором возможен поиск искомого решения. В то же время рассматриваемая задача характеризуется тем обстоятельством, что искомая величина является скалярной величиной, а отклик ее проявляется в виде тензорной величины. Это весьма благоприятное обстоятельство, позволяющее во многих случаях получать устойчивые приближения, не пользуясь методом регуляризации. Используя же регуляризацию, можно в широких пределах варьировать эффективную зону измерений, сужая ее до тех пределов, с которых начинает сказываться неустойчивость алгоритма регуляризации. [c.85]

Материал этого параграфа имеет лишь косвенное отношение к содержанию данной главы и включен в нее потому, что нелинейные элементы могут быть использованы не только в качестве самостоятельного нелинейного сопротивления, моделирующего соответствующую нелинейность тепловой системы, но и в сочетании с активными элементами в гибридных моделях. Так, помимо применения нелинейных элементов в моделях, построенных по принципам предложенного автором книги метода нелинейных сопротивлений, эти элементы могут быть использованы в качестве обратных связей операционных усилителей для создания функциональных преобразователей с соответствующими характеристиками. Кроме того, представляет интерес совместное использование нелинейных элементов, моделирующих ту или иную нелинейность системы, и элементов структурных моделей для создания специализированных устройств, реализующих сложные нелинейные зависимые от времени граничные условия II—IV рода в задачах теплопроводности (гл. X—XII), моделирующих нелинейные процессы в разветвленных гидравлических системах (гл. XVI), решающих обратные и инверсные задачи теплопроводности (гл. XIII). [c.57]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...