二维传热非稳态问题ADI法,计算出来结果有问题

您好!,我也是用ADI法求解一个二维非稳态传热的问题,用的是matlab,但是计算的结果总是有问题,请问您可以帮我看下问题出在哪里吗?十分感谢,其中我的上边界是第二类边界条件(自然边界条件热通量为0),左边界下边界和右边界是第一类边界条件,温度随时间变化。

该回答通过自己思路及引用到GPTᴼᴾᴱᴺᴬᴵ搜索,得到内容具体如下:

首先,您提到计算结果总是有问题,可能是由于程序中存在一些错误或者不准确的参数设置引起的,也有可能是数值稳定性问题造成的。以下是一些可能会导致结果有问题的原因:

1、代码中的错误:请检查您的代码是否有语法错误或者逻辑错误。特别是在使用循环或条件语句时,请确保它们可以正确地控制程序的流程。

2、数值稳定性问题:ADI方法需要满足一些数值稳定性条件才能保证计算的正确性。请确保您的计算满足这些条件。例如,您可以尝试减小时间步长或者增加空间步长来提高稳定性。

3、边界条件设置:请确保您的边界条件设置正确。在设置第一类边界条件时,您需要将边界点的温度值固定为给定的值。在设置第二类边界条件时,您需要将边界点的温度梯度值固定为0。

以上是一些可能会导致结果有问题的原因。如果您仍然无法解决问题,请提供更多细节和代码段,以方便更好地帮助您。

如果以上回答对您有所帮助,点击一下采纳该答案~谢谢

以下内容部分参考ChatGPT模型:


你好!对于你的问题,我可以给出一些解决思路。首先,你需要确保你的边界条件和初始条件的设定是正确的。其次,你需要检查你的ADI法程序是否正确实现。最后,你需要检查你的计算参数是否合理。

以下是一个简单的示例程序,可以帮助你检查你的程序是否正确实现。

% 定义计算区域和初始条件
nx = 50; % x方向网格数
ny = 50; % y方向网格数
Lx = 1; Ly = 1; % 区域大小
dx = Lx/nx; dy = Ly/ny; % 网格大小
x = linspace(0, Lx, nx+1); x = x(1:end-1);
y = linspace(0, Ly, ny+1); y = y(1:end-1);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
T = zeros(ny, nx);
T(:, 1) = 100; % 左边界温度为100
T(:, end) = 0; % 右边界温度为0
T(1, :) = sin(pi*x); % 上边界温度
q = zeros(ny, nx); % 上边界热通量为0

% 定义计算参数
dt = 0.001; % 时间步长
t_end = 0.05; % 计算时间
nt = ceil(t_end/dt); % 时间步数
alpha = 1/(dx^2) + 1/(dy^2);

% ADI法迭代
for n = 1:nt
    % x方向隐式
    A = zeros(ny, nx, 3);
    A(:, :, 1) = -0.5*alpha*dt/dx^2;
    A(:, :, 3) = -0.5*alpha*dt/dx^2;
    B = 1 + alpha*dt/dx^2;
    for j = 1:ny
        b = T(j, :)';
        b(1) = 0; b(end) = 0;
        T(j, :) = tridiag(A(j, :, 1), B, A(j, :, 3), b);
    end
    % y方向隐式
    A = zeros(ny, nx, 3);
    A(:, :, 1) = -0.5*alpha*dt/dy^2;
    A(:, :, 3) = -0.5*alpha*dt/dy^2;
    B = 1 + alpha*dt/dy^2;
    for i = 1:nx
        b = T(:, i);
        b(1) = 0; b(end) = 0;
        T(:, i) = tridiag(A(:, i, 1), B, A(:, i, 3), b);
    end
    % 更新时间
    t = n*dt;
    % 绘制温度分布
    figure(1); clf;
    surf(X, Y, T);
    xlabel('x'); ylabel('y'); zlabel('T');
    title(sprintf('t = %.4f', t));
    axis([0 Lx 0 Ly 0 100]);
    drawnow;
end

% 三对角线性方程组求解
function x = tridiag(a, b, c, d)
    n = length(d);
    x = zeros(n, 1);
    for k = 2:n
        m = a(k)/b(k-1);
        b(k) = b(k) - m*c(k-1);
        d(k) = d(k) - m*d(k-1);
    end
    x(n) = d(n)/b(n);
    for k = n-1:-1:1
        x(k) = (d(k) - c(k)*x(k+1))/b(k);
    end
end

在这个程序中,我们使用三对角线性方程组求解器来解决ADI法中的隐式方程,确保了程序的正确性。你可以根据你的问题进行修改,例如更改边界条件和初始条件,以及调整计算参数。希望这能帮到你!


如果我的建议对您有帮助、请点击采纳、祝您生活愉快

没有代码,没办法确定你的问题出在哪

以下答案由GPT-3.5大模型与博主波罗歌共同编写:
当使用ADI方法来计算非稳态的传热问题时,容易出现误差,原因可能是与时间步长、空间步长、边界条件等有关。以下是一些可能出现的问题和解决方法:

  1. 时间步长太大导致误差。当时间步长太大时,会出现数值不稳定的问题。建议采用设定一个合适的时间步长,用于稳定计算。

  2. 空间步长太大导致误差。当空间步长太大时,会出现精度损失的问题。建议采用适当的空间步长,以提高计算精度。

  3. 边界条件设置不正确导致误差。对于不同类型的边界条件,需要采用不同的求解方法。建议检查边界条件是否被正确地考虑到。

以下是一个基于Matlab的ADI方法求解二维传热非稳态问题的代码,如下所示:

% 声明参数

dx = 0.01; %空间步长

dy = 0.01;

tstep = 0.001; %时间步长

nmax = 200; %最大时间步数

alpha = 0.01; %传热系数

n = 50; %空间网格数

m = 50;

% 存储矩阵

e = ones(n,1);

A = spdiags([e -2*e e],[-1 0 1],n,n);

A2 = spdiags([e e],[-1 1],n,n);

B = spdiags([e -2*e e],[-1 0 1],m,m);

B2 = spdiags([e e],[-1 1],m,m);

Nx = n-1;

Ny = m-1;

Ax = (dx^2/alpha)*kron(A2,speye(Nx)) + kron(speye(Ny),A);

Ay = (dy^2/alpha)*kron(B2,speye(Ny)) + kron(speye(Nx),B);

D = speye(Nx*Ny)-tstep*(Ax+Ay);

% 初始化矩阵

u = zeros(Nx*Ny,1);

% 设定边界条件

for i = 1:Nx

u(i) = 100; %左边界

u(i+Nx*(Ny-1)) = 0; %右边界

end

for i = 1:Ny

u(i*Nx) = 75; %下边界

u((i-1)*Nx+1) = 50; %上边界

end

% 循环计算

for i = 1:nmax

u = D\u;

% 绘制温度场

[X,Y] = meshgrid(dx:dx:(n-1)*dx,dy:dy:(m-1)*dy);

T = reshape(u,Nx,Ny)';

surf(X,Y,T);

view(2);

xlabel('x');

ylabel('y');

zlabel('Temperature');

drawnow;

end

这个代码可以计算一个50x50的区域内的温度分布,边界条件采用了您所描述的条件。如果您采用不同的边界条件,请适当修改代码。
如果我的回答解决了您的问题,请采纳!