240 likes | 451 Views
KÖRNYEZETI RENDSZEREK MODELLEZÉSE. Dr. Koncsos László egy. docens. Numerikus módszerek. Modellek besorolása. …származtatás alapján: Determinisztikus fizika (más tudományág) alaptörvényeire, igazolt összefüggésere alapul ált. differenciál- és integrálegyenletek rendszereként írható le
E N D
KÖRNYEZETI RENDSZEREK MODELLEZÉSE Dr. Koncsos László egy. docens Numerikus módszerek
Modellek besorolása …származtatás alapján: • Determinisztikus • fizika (más tudományág) alaptörvényeire, igazolt összefüggésere alapul • ált. differenciál- és integrálegyenletek rendszereként írható le • Sztochasztikus … Környezeti rendszerek modellezése (is) nagy mértékben differenciál- és integrálegyenletek megoldására alapul
Modellek besorolása …származtatás alapján: • Determinisztikus • fizika (más tudományág) alaptörvényeire, igazolt összefüggésere alapul • ált. differenciál- és integrálegyenletek rendszereként írható le • Sztochasztikus … Környezeti rendszerek modellezése (is) nagy mértékben differenciál- és integrálegyenletek megoldására alapul
Differenciál- és integrálegyenletek megoldása Analitikus eljárás Numerikus módszer
Szennyező-hullám levonulása Analitikus eljárás • Elméleti függvény-analízis, táblázat, toll, papír • Idealizált esetekre érvényes megoldások • Előnyös – folyamatok hátterének megértése • Szemléletes • Pl. szennyezőanyag-hullám ellapulása
Ce C Peremi, kezdeti feltételek CBG t x t Analitikus eljárás Korlátozott alkalmazhatóság - KRM • Realisztikus peremi, kezdeti feltételek
Analitikus eljárás Korlátozott alkalmazhatóság - KRM • Realisztikus peremi, kezdeti feltételek • Térben, időben változó paraméterek
Oxigén-háztartás leírása Analitikus eljárás Korlátozott alkalmazhatóság - KRM • Realisztikus peremi, kezdeti feltételek • Térben, időben változó paraméterek • Nem-lineáris reakció-kinetika
Analitikus eljárás Korlátozott alkalmazhatóság - KRM • Realisztikus peremi, kezdeti feltételek • Térben, időben változó paraméterek • Nem-lineáris reakció-kinetika • Több szegmensű rendszerek
SS ~ 30 min NTU ~ 6 s Analitikus eljárás Korlátozott alkalmazhatóság - KRM • Realisztikus peremi, kezdeti feltételek • Térben, időben változó paraméterek • Nem-lineáris reakció-kinetika • Több szegmensű rendszerek • Mérési adatok feldolgozása
Numerikus módszerek Matematikai problémák megoldását segítő technikák Amikor az analitikus megoldás nem megy, mert • Nem ismert a kérdéses függvény • Összetett problémák • Feltételek nem idealizálhatóak • Adatok bizonytalansággal terheltek
Numerikus módszerek Feladat újrafogalmazása • Absztrakt műveletek megkerülése • Aritmetikai műveletekkel ( ) megoldható forma Jelentős számítási igény Számítógép • Korábbi eszközökhöz mérten hatalmas kapacitás • Racionális számok, aritmetikai műveletek • Folytonosság, differenciálás, határérték ???
Numerikus módszerek Mérnöki alkalmazások • Egyenletek gyökei • Lineáris egyenletrendszerek megoldása • Görbe illesztés (regresszió, interpoláció) • Integrálás • Közönséges differenciál egyenletek • Parciális differenciál egyenlet(rendszer)ek
Numerikus módszerek Diszkretizálás • Tér- és időkontinuum önkényes feldarabolása
Differenciálás - Euler módszer Numerikus módszerek Approximáció - Egyenlet átírása CSTR – teljesen elkevert reaktor
Numerikus módszerek Approximáció - Egyenlet átírása
c ci Numerikus módszerek • Folytonos közelítése diszkréttel – elvi hiba • Véges pontosságú műveletek – technikai hiba
Numerikus módszerek Folytonos közelítése diszkréttel – elvi hiba javítása Zuhanó tárgy sebessége Finomabb diszkretizálás Több számítás
Numerikus módszerek Elméleti analízis • Integrálás nehezebb • Deriválás könnyebb Numerikus eljárások • Deriválás nehezebb • Integrálás könnyebb