Modelowanie nieustalonego przepływu ciepła za pomocą drugiego schematu metody elementów brzegowych
Poniżej załączam dwie wersje aplikacji jaka powstała na potrzeby mojej pracy dyplomowej w 2005roku:
Aplikacja dostarczona jest w formie pliku wykonywalnego jar. Jest to archiwum JAVA.
Składają się na nie między innymi dwie klasy :
MEB2 -podstawowy program,
Macierz-klasa pomocnicza.
Obiekty klasy macierz znacznie ułatwiają kalkulacje, gdyż cały II schemat MEB oparty jest o obliczenia na macierzach. Klasa macierz jest gotowa do zastosowania w innych aplikacjach wymagających obliczeń na macierzach o wymiarach 2x2. Można dzięki niej dodawać, odejmować, mnożyć i dzielić macierze, obliczać wyznaczniki i dopełnienia macierzy, macierze odwrotne i transponowane. W wersji obecnej klasa ta ogranicza się jedynie do macierzy 2x2,gdyż skróciło to czas tworzenia programu, a dla potrzeb II schematu MEB nie potrzebujemy obliczać większych macierzy.
Na komputerach z zainstalowaną maszyną wirtualną JAVA program uruchamia się standardowo jak każda aplikacja. Pojawia się okno programu z wstępnie założonym zestawem danych:
|
Parametr |
Wartość przy uruchomieniu |
Zakres zmian |
|
|
Grubość płyty |
L=0.02[m] |
Float |
|
|
Krok czasu |
Dt=5[s] |
Float |
|
|
Przewodność cieplna |
l=1[W/mK] |
Float |
|
|
Ciepło właściwe |
c=1*10^6 [J/m3K] |
Float |
|
|
Liczba kroków czasu |
f=4 |
Int: 1-200 |
|
|
Warunek brzegowy1(brzeg lewy) |
T(0,t)=0 K |
Float |
|
|
Warunek brzegowy2(brzeg prawy) |
T(L,t)=100 K |
Float |
|
|
Warunek początkowy |
T(x,0)=0 K |
Float |
|
|
Stopień dyskretyzacji |
n=20 |
Int: 1-100 |
|
|
Punkt obserwacji |
x=0.01 |
Float 0-L |
|
|
Obliczone: |
|||
|
a=l/c |
Dyfuzyjność cieplna,(współczynnik wyrównania temperatury) |
||
|
h=L/n |
|
||
|
T(x) |
Temperatura w punkcie obserwacji x po czasie f*Dt |
||
Dane możemy modyfikować w oknach dialogowych zgodnie z zakresem podanym powyżej.
Aby zainicjować obliczenia klikamy przycisk Licz . W zależności od tego czy mamy zaznaczone okienka checkbox Animacja i Ślad otrzymamy inne reprezentacje graficzne obliczeń. Zaznaczenie opcji Animacja skutkuje wyświetleniem kolejnych wykresów dla poszczególnych kroków czasu(aktualny krok czasu podczas animacji jest wyświetlany wraz z czasem animacji pod wykresem). Opcja Ślad służy pozostawieniu na ekranie wykresów poprzednich kroków czasu w trakcie rysowania kolejnych.
Pod wykresem widoczny jest barwny pas, który reprezentuje temperaturę w danym punkcie płyty. Im wyższa temperatura tym składowa koloru RED jest większa, najniższa temperatura jest symbolizowana przez kolor żółty , najwyższa przez czerwony. Podczas animacji możemy obserwować zmieniającą się barwę wraz ze zmianą temperatury.
Aby zarejestrować wyniki obliczeń możemy kliknąć przycisk Zapisz , co skutkuje utworzeniem pliku dane.dat z danymi zadania i wynikami . Plik ten możemy następnie wykorzystać np. do interpretacji w innym programie.