- •Распространение тепла в среде. Уравнение теплопроводности. Решение уравнения теплопроводности для стержня. Моделирование процесса распространения тепла в стержне.
- •1. Распространение тепла в среде. Вывод уравнения теплопроводности.
- •1.1 Уравнение процесса нагрева
- •1.2 Уравнение процесса теплопередачи
- •1.3 Балансовое уравнение
- •1.4 Частные случаи уравнения теплопроводности.
- •2. Решение уравнения теплопроводности.
- •2.1. Понятие решения и задачи для уравнения в частных производных. Краевые и начальные условия.
- •2.1. Запись уравнения теплопроводности для ограниченного стержня. Формулировка задачи.
- •2.3 Решение задачи распространения тепла в ограниченном стержне. Метод разделения Фурье.
- •3. Моделирование процесса распространения тепла в стержне.
3. Моделирование процесса распространения тепла в стержне.
Моделирование процесса распространения тепла в стержне будем производить в среде Matlab.
Для
моделирования по найденному решению
достаточно определить функцию от двух
аргументов
,
и задать диапазоны варьирования
параметров с определенным шагом.
Построение
графика переходного процесса функции
возможно двумя путями:
построение серии одномерных графиков распределения температуры в различные фиксированные моменты времени (см. рисунок 3)
построение
трехмерной поверхности – графика
функции
в
зависимости од двух переменных
,
(см. рисунок 4).

Рисунок 3. Профили распределения температуры в различные моменты времени

Рисунок
4. Поверхность функции
.
Контрольные вопросы и задания
1. Как будет записываться уравнение теплопроводности в случае, если приток тепла происходит извне рассматриваемого объема.
2. Вывод уравнения Остроградского – Гаусса. Понятие дивергенции.
3. Общие и частные решения обыкновенных дифференциальных уравнений.
4. Решение
и моделирование задачи примера при
начальном условии
.
