Mohammad Asadzadeh - An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations

Здесь есть возможность читать онлайн «Mohammad Asadzadeh - An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations» — ознакомительный отрывок электронной книги совершенно бесплатно, а после прочтения отрывка купить полную версию. В некоторых случаях можно слушать аудио, скачать через торрент в формате fb2 и присутствует краткое содержание. Жанр: unrecognised, на английском языке. Описание произведения, (предисловие) а так же отзывы посетителей доступны на портале библиотеки ЛибКат.

An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations: краткое содержание, описание и аннотация

Предлагаем к чтению аннотацию, описание, краткое содержание или предисловие (зависит от того, что написал сам автор книги «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations»). Если вы не нашли необходимую информацию о книге — напишите в комментариях, мы постараемся отыскать её.

Master the finite element method with this masterful and practical volume
An Introduction to the Finite Element Method (FEM) for Differential Equations
An Introduction to the Finite Element Method

An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations — читать онлайн ознакомительный отрывок

Ниже представлен текст книги, разбитый по страницам. Система сохранения места последней прочитанной страницы, позволяет с удобством читать онлайн бесплатно книгу «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations», без необходимости каждый раз заново искать на чём Вы остановились. Поставьте закладку, и сможете в любой момент перейти на страницу, на которой закончили чтение.

Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

(1.5.4) which expresses conservation of energy in differential equation form We need - фото 260

which expresses conservation of energy in differential equation form. We need an additional equation that relates the heat flux картинка 261to the temperature gradient An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 262called a constitutive equation. The simplest constitutive equation for heat flow is Fourier's law :

(1.5.5) An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 263

which states that heat flows from warm regions to cold regions at a rate proportional to the temperature gradient картинка 264. The constant of proportionality is the coefficient of heat conductivity картинка 265, which we assume to be a positive function in Combining 154 and 155 gives the stationary heat equation in one - фото 266. Combining ( 1.5.4) and ( 1.5.5) gives the stationary heat equation in one dimension :

(1.5.6) To define a solution uniquely the differential equation is complemented by - фото 267

To define a solution картинка 268uniquely, the differential equation is complemented by boundary conditions imposed at the boundary points An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 269and An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 270. A common example is the homogeneous Dirichlet conditions An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 271, corresponding to keeping the temperature at zero at the endpoints of the wire. The result is a two‐point BVP :

(1.5.7) The boundary condition may be replaced by corresponding to presc - фото 272

The boundary condition may be replaced by corresponding to prescribing zero heat flux or insulating - фото 273may be replaced by corresponding to prescribing zero heat flux or insulating the wire at - фото 274, corresponding to prescribing zero heat flux, or insulating the wire, at картинка 275. Later, we also consider nonhomogeneous boundary conditions of the form картинка 276or картинка 277where картинка 278and картинка 279may be different from zero. For other types of boundary conditions, see Trinities ( Section 1.2).

The time‐dependent heat equation in ( 1.5.2) describes the diffusion of thermal energy in a homogeneous material, where An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 280is the temperature at a position картинка 281at time картинка 282and картинка 283is called thermal diffusivity or heat conductivity (corresponding to картинка 284in ( 1.5.5)–( 1.5.7)) of the material.

Remark 1.3

The heat equation can be used to model the heat flow in solids and fluids, in the latter case, however, it does not take into account the convection phenomenon; and provides a reasonable model only if phenomena such as macroscopic currents in the fluid are not present (or negligible). Further, the heat equation is not a fundamental law of physics, and it does not give reliable answers at very low or very high temperatures.

Since temperature is related to heat, which is a form of energy, the basic idea in deriving the heat equation is to use the law of conservation of energy . Below we derive the general form of the heat equation in arbitrary dimension.

1.5.2.2 Fourier's Law of Heat Conduction, Derivation of the Heat Equation

Let An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 285be a fixed spatial domain with boundary картинка 286. The rate of change of thermal energy with respect to time in картинка 287is equal to the net flow of energy across the boundary of картинка 288plus the rate at which heat is generated within An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 289.

Let An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 290denote the temperature at the position An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 291and at time картинка 292. We assume that the solid is at rest and that it is rigid, so that the only energy present is thermal energy and the density картинка 293is independent of the time картинка 294and temperature картинка 295. Let картинка 296denote the energy per unit mass. Then the amount of thermal energy in An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations - изображение 297is given by

Читать дальше
Тёмная тема
Сбросить

Интервал:

Закладка:

Сделать

Похожие книги на «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations»

Представляем Вашему вниманию похожие книги на «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations» списком для выбора. Мы отобрали схожую по названию и смыслу литературу в надежде предоставить читателям больше вариантов отыскать новые, интересные, ещё непрочитанные произведения.


Отзывы о книге «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations»

Обсуждение, отзывы о книге «An Introduction to the Finite Element Method for Differential Equations» и просто собственные мнения читателей. Оставьте ваши комментарии, напишите, что Вы думаете о произведении, его смысле или главных героях. Укажите что конкретно понравилось, а что нет, и почему Вы так считаете.