理论教育 离散节点方程组求解方法研究

离散节点方程组求解方法研究

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:由上面的讨论可以看出,对应于离散温度场的每一个节点均可以列出相应的差分方程,这样就可以得出与节点数目相同的一组代数方程组。一般情况下,差分方程组是线性代数方程组,而线性代数方程组是可以用直接法和迭代法求解的。现有一线性代数方程组:迭代求解该方程组的思路为,寻找一个由(T1,T2,…,]已经有足够的精度用来表示代数方程组的解,从而可以结束方程求解的迭代过程。

离散节点方程组求解方法研究

由上面的讨论可以看出,对应于离散温度场的每一个节点均可以列出相应的差分方程,这样就可以得出与节点数目相同的一组代数方程组。当联立求解这个代数方程组时,最后就可以得出每一个节点的温度值。一般情况下,差分方程组是线性代数方程组,而线性代数方程组是可以用直接法和迭代法求解的。常用的直接法有高斯消元法、列主元素消去法和矩阵求逆法,而迭代法常用的有高斯-赛德尔迭代和超(欠)松弛迭代。下面仅介绍迭代法求解代数方程组的过程,并在例题中加以应用。

现有一线性代数方程组:

迭代求解该方程组的思路为,寻找一个由(T1,T2,…,Tn)组成的列向量,使其收敛于某一个极限向量(,…,),且该极限向量就是该方程的精确解。

当这个线性代数方程组的系数项aii≠0(i=1,2,…,n)时,可将其改写成迭代形式,有:

以上各式可以用一个通用的形式来表示:(www.daowen.com)

利用式(11-23)即可以进行迭代求解,其步骤是,合理选择(假设)各节点的初始温度,将其作为第零次迭代的近似温度值,记为(i=1,2,…,n);将代入上式的右端,得到第一次迭代的近似值;之后将再代入上式的右端,则得出第二次的近似值;如此反复进行下去,直至进行到K次,使相邻的两次近似解(i=1,2,…,n)之间的偏差小于预先设定的小量ε时,即满足≤ε(i=1,2,…,n)或≤ε(i=1,2,…,n)。此时各节点的温度值[,…,]已经有足够的精度用来表示代数方程组的解,从而可以结束方程求解的迭代过程。

从上述的迭代过程不难发现,当用第零次迭代值去进行第一次迭代时,的值已经不断地产生出来,当计算时,到r-1的已经求出。如果此时在计算时涉及的(i=1,2,…,r-1)全部用已求出的(i=1,2,…,r-1)代替,这势必会加快迭代收敛的速度。这种改进后的迭代方法被称为高斯-赛德尔迭代法。高斯-赛德尔迭代法的方程组迭代形式为:

归纳起来,高斯-赛德尔迭代法的求解步骤可表述为:将代数方程组写成迭代形式;设初始值经迭代得出节点新值;有新值则去掉旧值,不断以新换旧,且在迭代过程中应用;在迭代获得满足给定精度的节点温度值后结束方程组的迭代。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈