- •Методические указания к лабораторным работам по курсу компьютерное моделирование
- •Методические указания к лабораторным работам по курсу компьютерное моделирование
- •Погрешности вычислений
- •2. Методы решения нелинейных уравнений
- •Метод хорд
- •Метод касательных Ньютона
- •Пример 1
- •Пример 2
- •2.2.1. Задача №1
- •Решение нелинейного уравнения методом Ньютона
- •2.3.1. Задача №1
- •2.3.3. Задача №3
- •3. Методы решения систем линейных уравнений
- •4. Решение систем нелинейных уравнений
- •4.1.2. Метод Ньютона
- •4.2. Лабораторная работа № 5 Решение системы нелинейных уравнений методом простой итерации
- •4.3. Лабораторная работа № 6
- •5. Интерполяция и аппроксимация функции
- •5.2.1. Задача №1
- •5.2.2. Задача №2
- •6. Численное интегрирование
- •Вычисление интеграла методом Симпсона
- •6.2.1. Задача №1
- •6.2.2. Задача №2
- •6.3.1. Задача №1
- •6.3.2. Задача №2
- •Определить давление в сечениях газопровода через каждые 10 км, если известно:
- •117917, Москва, гсп-1, Ленинский просп., 65
Решение нелинейного уравнения методом Ньютона
2.3.1. Задача №1
Вычислить
перепад давления
,
который необходим для того, чтобы
перекачивать с расходом
по трубопроводу радиусом
,
длиной
в ламинарном режиме высоковязкий
застывающий мазут плотностью
,
если он при выбранной температуре
бингамовский пластик с предельным
напряжением сдвига
и кинематической вязкостью
.
Известна формула Букингема, связывающая и Q:
.
Вычисления провести, воспользовавшись методом Ньютона для решения нелинейного уравнения.
Задания по вариантам:
№ варианта |
|
|
|
1 |
120 |
30 |
50 |
2 |
140 |
25 |
40 |
3 |
150 |
20 |
40 |
№ варианта |
|
|
|
4 |
200 |
20 |
40 |
5 |
170 |
35 |
40 |
6 |
180 |
30 |
50 |
7 |
160 |
20 |
25 |
8 |
100 |
50 |
50 |
9 |
110 |
40 |
40 |
10 |
125 |
40 |
50 |
11 |
115 |
25 |
30 |
12 |
200 |
25 |
30 |
13 |
175 |
30 |
30 |
14 |
180 |
40 |
50 |
15 |
160 |
40 |
40 |
16 |
135 |
50 |
25 |
17 |
150 |
45 |
35 |
18 |
150 |
30 |
35 |
19 |
130 |
30 |
40 |
20 |
120 |
25 |
50 |
21 |
120 |
40 |
45 |
22 |
185 |
25 |
45 |
23 |
190 |
35 |
50 |
24 |
105 |
50 |
30 |
2.3.2. Задача №2
Резервуар для нефти имеет форму лежащего цилиндра радиусом 1м и длиной 3м. Для определения степени заполнения резервуара нефтью в него опускается вертикально в отверстие сверху измерительный стержень.
Необходимо рассчитать шкалу для этого стержня, на которой были бы нанесены отметки о заполнении резервуара в долях q от его полного объема (для q= 0.02; 0.04; 0.06;…; 0.50, т.е. для заполнения на 2%, 4%, 6%, …, 50%).
Для этого надо определить высоты всех указанных уровней заполнения.
Решение:
П
усть
l
– длина
резервуара,
– угол
при вершине треугольника, образованного
при соединении центра окружности
поперечного сечения резервуара и концов
линии поверхности жидкости ( рис. 3).
Рис. 3
При этом заполненный объем V есть функция угла :
(1)
Высота уровня жидкости вычисляется по формуле
(2)
С другой стороны имеем
(3)
Из формул (1) и (3) получаем уравнение
,
(4)
решая которое методом Ньютона, найдем .
Подставив значение в формулу (2), найдем h.
Каждый студент должен выполнить расчет уровня жидкости h для заданного значения q. Затем вся группа строит искомую шкалу.
Задания по вариантам:
№ вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
q |
.02 |
.06 |
.10 |
.14 |
.18 |
.22 |
.26 |
.30 |
.34 |
.38 |
.42 |
.50 |
