Южно-Уральский государственный университет (НИУ) (454080, Россия, Челябинск, пр. Ленина, 76) Аннотация. Рассмотрена проблема изменения размеров частицы новой фазы в процессе ее роста в двухкомпонентном сплаве. Частица формируется из продуктов химических реакций, проходящих на границе раздела фаз. Обобщенная математическая модель роста частицы включает уравнения диффузии для каждого из компонентов фазы и массопереноса в граничном слое, а также уравнение, характеризующее изменение размеров растущей частицы. Предложен подход, позволяющий осуществить редукцию обобщенной модели к системе дифференциальных уравнений, описывающих состояние растущей частицы. Полученная система уравнений послужила основой для разработки численного метода определения изменения радиуса сферической частицы в зависимости от времени. Вычислительная схема метода включает конечно-разностные аналоги уравнений с дополнительно введенными регуляризирующими функционалами. Привлечение регуляризирующего подхода обеспечивает устойчивость вычислительной схемы метода относительно накапливаемых вычислительных погрешностей. Такой подход к разработке метода определения изменений радиуса частицы впервые позволил преодолеть ограничения по продолжительности наблюдения за изменением радиуса частицы. С целью проверки надежности, эффективности предложенного метода определения изменений радиуса частицы и получения экспериментальных оценок отклонений найденных радиусов от действительных значений проведены вычислительные эксперименты. В ходе экспериментов определены изменения радиуса частицы в различные моменты времени с помощью предложенного численного метода. Проведен сравнительный анализ найденных радиусов с тестовыми значениями и получены экспериментальные оценки отклонений вычисленных радиусов от тестовых функций. Результаты экспериментов и сравнительного анализа подтверждают надежность и достаточный уровень точности разработанного численного метода.
This paper considers a model describing the dependence of the temperature on the resistance for the self-calibration device. The model represented as a system of equations with non-predetermined parameters. To solve parametric identification problem, the method based on the Tikhonov regularization is proposed. The error estimates of regularized solutions are also obtained. It is proved that these estimates are exact with respect to the order. The obtained results are used for constructing the numerical method which allows to calculate the temperature from resistance measurements with guaranteed accuracy. To model verification and to estimate the stability of the obtained temperature values, computational experiments were carried out. These experiments address both computational and experimental data. Computational results confirm the stability and the efficiency of the proposed method to calculate the temperature values.
55Введение В прикладных задачах, связанных с исследованием нестационарных тепловых процессов, часто возникает ситуация, когда требуемые величины могут быть измерены только на части гра-ницы. Математические модели таких процессов содержат граничные условия, известные только на некоторой части границы и неизвестные на других ее участках. Как правило, для решения этих задач требуется знать начальное условие. Вместе с этим существует целый ряд прикладных исследований, при проведении которых невозможно определить начальные условия. К таким за-дачам, например, относится исследование электромагнитных и тепловых характеристик рабо-тающих двигателей, а также задачи геофизики, связанные с нагревом и охлаждением земной ко-ры. Математические модели таких задач имеют вид обратных граничных задач с неизвестными начальными данными.Проблеме разработки и исследованию методов решения обратных граничных задач посвящены работы многих исследователей. Так, в работе [1] изложены наиболее распространенные методы ре-шения обратных граничных задач тепломассопереноса, в работе [2] рассмотрены итерационные ре-гуляризирующие алгоритмы ньютоновского типа, в работах [3, 4] рассмотрены методы проекцион-ной регуляризации. Методам решения обратной задачи теплопроводности с неподвижной границей, основанным на применении преобразований Лапласа, посвящены работы [5, 6].В статье рассмотрена принципиальная возможность построения численного метода реше-ния для обратных граничных задач с неизвестными начальными условиями и предложен новый метод решения такого рода задач. С целью оценки эффективности предложенного метода был проведен вычислительный эксперимент, результаты которого также представлены в данной работе. Южно-Уральский государственный университет, г. ЧелябинскРассмотрены некоторые обратные задачи для параболических уравнений с неизвестными начальными условиями и граничными условиями, известными на части границы. Указана принципиальная возможность построения численного решения этих задач в рассматриваемой области и предложена вычислительная схема метода, с помощью которой построено числен-ное решение обратной задачи не только на границе, но и во всей рассматриваемой области при неизвестных начальных условиях.С целью проверки эффективности предложенного метода был осуществлен вычисли-тельный эксперимент. Результаты вычислительного эксперимента и найденные эксперимен-тальные оценки погрешностей представлены в статье и свидетельствуют об эффективности предложенного численного метода.Ключевые слова: параболические уравнения, обратная граничная задача, метод регуля-ризации, численный метод, вычислительная схема.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.