Politechnika Poznańska Zastosowanie algorytmów genetycznych do ...

Politechnika Poznańska Zastosowanie algorytmów genetycznych do ... Politechnika Poznańska Zastosowanie algorytmów genetycznych do ...

strek.strefa.pl
from strek.strefa.pl More from this publisher
13.04.2014 Views

M T e (x, y) = T e j ∙ N e j (x, y), (4.11) j=1 gdzie M odpowiada liczbie węzłów przyjętego elementu e, T e j oznacza temperaturę w węźle j elementu e, N e j to funkcja kształtu elementu e. Stosując przedstawioną wcześniej metodę Galerkina, możemy zapisać: ∂ ∂Te λ ∂x ∂x + ∂ ∂Te λ ∂y ∂y + Q̇ N e i (x, y)dxdy = 0. (4.12) Ω e Korzystając z twierdzenia Greena, otrzymujemy następującą zależność: ∂ ∂Te λ ∂x Ω e ∂x N i e + ∂ ∂y λ ∂Te ∂y N i e dxdy = (4.13) = λ ∂Te ∂x dy − λ ∂Te ∂y dx N i e Γ e . Przekształcając lewą stronę równania otrzymujemy: ∂ ∂Te λ ∂x Ω e ∂x + ∂ ∂y λ ∂Te ∂y N i e dxdy = (4.14) = − λ ∂Te e e ∂N i ∂Te ∂N i ∂Te ∂Te + λ dxdy + λ dy − λ ∂x ∂x ∂y ∂y ∂x ∂y dx N i e , Ω e Γ e Biorąc pod uwagę, że Q̇ = λ ∂T ∂x n x + λ ∂T ∂y n y, (4.15) i podstawiając do równania Galerkina otrzymujemy: λ ∂Te ∂x Ω e ∂N i e ∂x + λ ∂Te ∂y ∂N i e dxdy = ∂y (4.16) = Q̇ N e i dxdy + λ ∂Te ∂x Ω e dy − λ ∂Te ∂y dx N i e Γ e . 41

Uwzględniając warunki brzegowe otrzymujemy: λ ∂Te ∂x Ω e ∂N i e ∂x + λ ∂Te ∂y ∂N i e dxdy = ∂y (4.17) = Q̇ N e i dxdy + Q̇ 2N e i ds + α(T m − T 1 ) N e i ds, Ω e Γe 2 Γe 3 gdzie Q̇ ds = λ ∂T ∂x n xds + λ ∂T ∂y n yds. (4.18) Wprowadzając do powyższego równania (4.17) zależność (4.11) otrzymujemy: M λ ∂N i e ∂x T ∂N j e j e ∂x + λ ∂N i e ∂y T ∂N j e j e ∂y dxdy = Ω e = Q̇ N i e dxdy Ω e j=1 + Q̇ 2N i e ds Γ 2 e M M j=1 − α T j e N j e Γ 3 e j=1 N e i ds + αT m N e i ds. Γ 3 e (4.19) Powyższe równanie można sprowadzić do algebraicznego układu równań postaci: Ka = f. (4.20) W klasycznej metodzie elementów skończonych macierz K zwykle nazywa się macierzą sztywności, zaś w przypadku zagadnień przewodnictwa ciepła spotyka się również określenie: macierz przewodności. Wektor a reprezentuje rozwiązanie, zaś f - wektor obciążeń. Poszczególne elementy równania macierzowego (4.19) przedstawiają się następująco: K = K e c + K e Γ3 , f = f e e q + f Γ2 + f e Γ3 , (4.21) (4.22) gdzie: 42

M<br />

T e (x, y) = T e j ∙ N e j (x, y), (4.11)<br />

j=1<br />

gdzie M odpowiada liczbie węzłów przyjętego elementu e, T e j oznacza temperaturę<br />

w węźle j elementu e, N e j to funkcja kształtu elementu e. Stosując przedstawioną<br />

wcześniej metodę Galerkina, możemy zapisać:<br />

∂ ∂Te<br />

λ<br />

∂x ∂x + ∂ ∂Te<br />

λ<br />

∂y ∂y + Q̇ N e i (x, y)dxdy = 0.<br />

(4.12)<br />

Ω e<br />

Korzystając z twierdzenia Greena, otrzymujemy następującą zależność:<br />

∂ ∂Te<br />

λ<br />

∂x<br />

Ω e<br />

∂x N i e + ∂ ∂y<br />

λ<br />

∂Te<br />

∂y N i e dxdy =<br />

(4.13)<br />

= λ ∂Te<br />

∂x<br />

dy − λ<br />

∂Te<br />

∂y dx N i e<br />

Γ e .<br />

Przekształcając lewą stronę równania otrzymujemy:<br />

∂ ∂Te<br />

λ<br />

∂x<br />

Ω e<br />

∂x + ∂ ∂y<br />

λ<br />

∂Te<br />

∂y N i e dxdy =<br />

(4.14)<br />

= − λ ∂Te e<br />

e<br />

∂N i ∂Te ∂N i ∂Te ∂Te<br />

+ λ dxdy + λ dy − λ<br />

∂x ∂x ∂y ∂y ∂x ∂y dx N i e ,<br />

Ω e Γ e<br />

Biorąc pod uwagę, że<br />

Q̇ = λ ∂T<br />

∂x n x + λ ∂T<br />

∂y n y, (4.15)<br />

i podstawiając <strong>do</strong> równania Galerkina otrzymujemy:<br />

λ ∂Te<br />

∂x<br />

Ω e<br />

∂N i<br />

e<br />

∂x<br />

+ λ<br />

∂Te<br />

∂y<br />

∂N i<br />

e<br />

dxdy =<br />

∂y<br />

(4.16)<br />

= Q̇ N e i dxdy + λ ∂Te<br />

∂x<br />

Ω e<br />

dy − λ<br />

∂Te<br />

∂y dx N i e<br />

Γ e .<br />

41

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!