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利用正交排列法物質固化之移動邊界問題之研究
Thesis

利用正交排列法物質固化之移動邊界問題之研究

陳進協
Masters, National Tsing Hua University
1987

Abstract

正交排列法固化移動邊界有限差分法參數
熱8傳送或質量傳送過程經常拌隨相變化而出現移動界面,使得描述系統動態的微分方程式,起始條件及邊界條件成為非線性關係,不容易找到正確解,以決定溫度或濃度的分佈,界面的位置及其移動速率。此文提出以正交排列法(orthogonal collocation method) 配以有限差分法(fin-ite difference method) ,來解決這類移動界面的問題。這種方法的應用,可分成幾個步驟:(1)將描述系統動態的微分方程式,起始條件及邊界條件的物理量化為無因次量。(2)遇柱面座標時以 r代r為空間變數;若遇球面座標則以rU代U為因變數。(3)以Landau變換使移動界面似成固定界面,成為新的自變數,再以界面位置代時間變數成為另一新的自變數。(4)以正交排列法(orthogonal collocation method) 展開系統動態微分方程式的空間變數,邊界條件及用有限差分法(finite difference method)展開與時間有關的導數,以求得溫度分佈及界面位置。在所探討的參數-Stefan number- 範圍內,設定不同的起始值,代入程式中計算之結果,等溫平面固化過程,等溫圓柱及球體表面向外或向內固化過程,收歛情形良好。尤其,等溫平板固化過程,計算所得之結果,與相似轉換法(similarity transf-rom method)之解比較,準確至小數點以下第三位,甚至第五位。

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