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文檔簡介
1、儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程系計(jì)算傳熱學(xué)課程大作業(yè)報(bào)告作業(yè)題目:代數(shù)方程組的求解學(xué)生姓名:田學(xué) 號(hào):專業(yè)班級(jí):能動(dòng)1 專業(yè)寫全稱,仿宋GB-2312,三號(hào)字體。專業(yè)寫全稱,仿宋GB-2312,三號(hào)字體。2017年9月23日目 錄一、計(jì)算題目3二、離散方程3三、程序設(shè)計(jì)43.1 高斯賽德爾迭代法43.2 TDMA法5四、程序及計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證6五、網(wǎng)格獨(dú)立性考核73.1 高斯賽德爾迭代法73.2 TDMA法.8六、結(jié)果分析與結(jié)論83.1 高斯賽德爾迭代法93.2 TDMA法.10一、計(jì)算題目分別用高斯賽德爾迭代和TDMA方法求解方程 (1)在=-5,-1,0,1,5情況下的解,并表示在圖中。其中
2、,=0,=0;=1,=1.二、離散方程采用控制容積法:即 (2) (3)假設(shè)均分網(wǎng)格,則有 上式則變?yōu)椋?(4) 即 (5) (6)3、 程序設(shè)計(jì)3.1 高斯賽德爾迭代法由已知公式 可設(shè)計(jì)高斯賽德爾迭代C語言程序如下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <math.h>int main() double e=0,x; int i,j,b,k,d; double a100; scanf("%lf%d",&x,&d); for(j=0;j<1/x;j+) aj=0;
3、 b=1/x; ab=1;while(1) for(i=0;i<1/x-1;i+) ai+1=(2-x*d)*ai+2+(2+x*d)*ai)/4;printf("i = %dn",i); if(i=1/x-3) e=ai+2; if(fabs(ai-e)/ai<0.00001) break; for(k=0;k<=1/x;k+) printf("%lf ",ak); system("pause"); return 0;其中,輸入項(xiàng)x和d分別代表步長和系數(shù)的值,即和的值,輸出ak即為的值。3.2 TDMA法由已知公式
4、 (7)目標(biāo)方程 (8)聯(lián)立(7)、(8)方程可得: (9)則有 ,利用端點(diǎn)條件=0,=0;=1,=1可得: , 到此,可設(shè)計(jì)C語言計(jì)算程序如下:#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <math.h>int main()double e = 0, x;int i, j, b, k, d;double a100, m100;scanf("%lf%d", &x, &d);b = 1 / x;a0 = 0; ab = 1;m1 = (2 - x*d) / 4;for (i =
5、 1; i<1 / x; i+)mi + 1 = (2 - x* d) / (4 - mi * (2 + x* d);for (j = 1 / x - 1; j > 0; j-)aj = mj*aj + 1;for (k = 0; k <= 1 / x; k+)printf("%lf ", ak);system("pause");return 0;其中,輸入項(xiàng)x和d分別代表步長和系數(shù)的值,即和的值,mi為的值,輸出ak即為的值。4、 程序及計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證 以步長為0.1,系數(shù)為1為例,如果兩種方法的程序皆能運(yùn)行且兩種方法的結(jié)果接近,則可證
6、明程序及計(jì)算結(jié)果可靠。用高斯賽德爾迭代法設(shè)計(jì)的C語言程序在Visual Studio 2017中的計(jì)算結(jié)果如圖1所示,用TDMA法設(shè)計(jì)的C語言程序在Visual Studio 2017中的計(jì)算結(jié)果如圖2所示。從兩個(gè)圖易看出,結(jié)果相似且符合邏輯,可證明程序及計(jì)算結(jié)果可靠。 圖1 高斯賽德爾迭代法輸出結(jié)果 圖2 TDMA法輸出結(jié)果5、 網(wǎng)格獨(dú)立性考核5.1高斯賽德爾迭代法: 以系數(shù)等于1的情況為例進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性考核,分別以=0.05,0.02,0.1進(jìn)行計(jì)算,將輸出結(jié)果進(jìn)行比較:(1) 當(dāng)=0.05時(shí),輸入0.05,1,輸出如圖3所示:圖三 當(dāng)=0.05時(shí),輸出結(jié)果(2) 當(dāng)=0.02時(shí),輸入0.
7、02,1,輸出如圖4所示:圖4 當(dāng)=0.02時(shí),輸出結(jié)果(3) 當(dāng)=0.1時(shí),輸入0.1,1,輸出如圖5所示:圖5 當(dāng)=0.1時(shí),輸出結(jié)果由圖中可看出,在x=0.1時(shí),三種步長的結(jié)果分別是0.061,0.060,0,061相差不大。5.2 TDMA法同理,以系數(shù)等于1的情況為例進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性考核,分別以=0.05,0.02,0.1進(jìn)行計(jì)算,將輸出結(jié)果進(jìn)行比較:(1) 當(dāng)=0.05時(shí),輸入0.05,1,輸出如圖6所示: 圖6 當(dāng)=0.05時(shí),輸出結(jié)果(2) 當(dāng)=0.02時(shí),輸入0.02,1,輸出如圖7所示:圖7 當(dāng)=0.02時(shí),輸出結(jié)果(3) 當(dāng)=0.1時(shí),輸入0.1,1,輸出如圖8所示:圖8 當(dāng)=0.1時(shí),輸出結(jié)果由圖中可看出,在x=0.1時(shí),三種步長的結(jié)果分別是0.0612,0.0612,0,0612相差不大。6、 結(jié)果分析與結(jié)論6.1高斯賽德爾
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