File:Navier Stokes Laminar.svg

Од Wikimedia Commons
Прејди на прегледникот Прејди на пребарувањето

Изворна податотека ‎(SVG податотека, номинално 900 × 720 пиксели, големина: 9,37 МБ)

Описи

Описи

Опишете во еден ред што претставува податотекава
project

Опис[уреди]

Опис
English: SVG illustration of the classic Navier-Stokes obstructed duct problem, which is stated as follows. There is air flowing in the 2-dimensional rectangular duct. In the middle of the duct, there is a point obstructing the flow. We may leverage Navier-Stokes equation to simulate the air velocity at each point within the duct. This plot gives the air velocity component of the direction along the duct. One may refer to [1], in which Eq. (3) is a little simplified version compared with ours.
Датум
Извор

сопствено дело

Brief description of the numerical method

The following code leverages some numerical methods to simulate the solution of the 2-dimensional Navier-Stokes equation.

We choose the simplified incompressible flow Navier-Stokes Equation as follows:

The iterations here are based on the velocity change rate, which is given by

Or in X coordinates:

The above equation gives the code. The case of Y is similar.
Автор IkamusumeFan
Други верзии
SVG разработка
InfoField
 
SVG-кодот е исправен.
 
Оваа векторска слика е изработена со Matplotlib
Изворен код
InfoField

Python code

from __future__ import division
from numpy import arange, meshgrid, sqrt, zeros, sum
import matplotlib.pyplot as plt
from mpl_toolkits.mplot3d import Axes3D
from matplotlib.ticker import ScalarFormatter
from matplotlib import rcParams
 
rcParams['font.family'] = 'serif'
rcParams['font.size'] = 16 

# the layout of the duct laminar
x_max = 5 # duct length
y_max = 1 # duct width

# draw the frames, including the angles and labels
ax = Axes3D(plt.figure(figsize=(10, 8)), azim=20, elev=20)
ax.set_xlabel(r"$x$", fontsize=20)
ax.set_ylabel(r"$y$", fontsize=20)
ax.zaxis.set_rotate_label(False)
ax.set_zlabel(r"$v_x$", fontsize=20, rotation='horizontal')
formatter = ScalarFormatter(useMathText=True)
formatter = ScalarFormatter()
formatter.set_scientific(True)
formatter.set_powerlimits((-2,2))
ax.w_zaxis.set_major_formatter(formatter)
ax.set_xlim([0, x_max])
ax.set_ylim([0, y_max])

# initial speed of the air
ini_v = 3e-3
mu = 1e-5
rho = 1.3

# the acceptable difference when termination
accept_diff = 1e-5
# time interval
time_delta = 1.0
# coordinate interval
delta = 1e-2;
X = arange(0, x_max + delta, delta)
Y = arange(0, y_max + delta, delta)
# number of coordinate points
x_size = len(X) - 1
y_size = len(Y) - 1
Vx = zeros((len(X), len(Y)))
Vy = zeros((len(X), len(Y)))
new_Vx = zeros((len(X), len(Y)))
new_Vy = zeros((len(X), len(Y)))

# initial conditions
Vx[1: x_size - 1, 2:y_size - 1] = ini_v


# start evolution and computation
res = 1 + accept_diff
rounds = 0
alpha = mu/(rho * delta**2)
while (res>accept_diff and rounds<100):
    """
    The iterations here are based on the velocity change rate, which
    is given by
    
    \frac{\partial v}{\partial t} = \alpha\nabla^2 v - v \cdot \nabla v
    
    with \alpha = \mu/\rho.
    """
    new_Vx[2:-2, 2:-2] = Vx[2:-2, 2:-2] +  time_delta*(alpha*(Vx[3:-1, 2:-2] +
        Vx[2:-2, 3:-1] - 4*Vx[2:-2, 2:-2] + Vx[2:-2, 1:-3] + Vx[1:-3, 2:-2]) -
        0.5/delta * (Vx[2:-2, 2:-2] * (Vx[3:-1, 2:-2] - Vx[1:-3, 2:-2]) +
        Vy[2:-2, 2:-2]*(Vx[2:-2, 3:-1] - Vx[2:-2, 1:-3])))

    new_Vy[2:-2, 2:-2] = Vy[2:-2, 2:-2] + time_delta*(alpha*(Vy[3:-1, 2:-2] +
        Vy[2:-2, 3:-1] - 4*Vy[2:-2, 2:-2] + Vy[2:-2, 1:-3] + Vy[1:-3, 2:-2]) -
        0.5/delta * (Vy[2:-2, 2:-2] * (Vy[2:-2, 3:-1] - Vy[2:-2, 3:-1]) +
        Vx[2:-2, 2:-2]*(Vy[3:-1, 2:-2] - Vy[1:-3, 2:-2])))
        
    rounds = rounds + 1
    
    # copy the new values
    Vx[2:-2, 2:-2] = new_Vx[2:-2, 2:-2]
    Vy[2:-2, 2:-2] = new_Vy[2:-2, 2:-2]


    # set free boundary conditions: dv_x/dx = dv_y/dx = 0.
    Vx[-1, 1:-1] = Vx[-3, 1:-1]
    Vx[-2, 1:-1] = Vx[-3, 1:-1]
    Vy[-1, 1:-1] = Vy[-3, 1:-1]
    Vy[-2, 1:-1] = Vy[-3, 1:-1]

    # there exists a still object in the plane
    Vx[x_size//3:x_size//1.5, y_size//2.0] = 0
    Vy[x_size//3:x_size//1.5, y_size//2.0] = 0

    # calculate the residual of Vx
    res = (Vx[3:-1, 2:-2] + Vx[2:-2, 3:-1] -
           Vx[1:-3, 2:-2] - Vx[2:-2, 1:-3])**2
    res = sum(res)/(4 * delta**2 * x_size * y_size)

# prepare the plot data
Z = sqrt(Vx**2)

# refine the region boundary
Z[0, 1:-2] = Z[1, 1:-2]
Z[-2, 1:-2] = Z[-3, 1:-2]
Z[-1, 1:-2] = Z[-3, 1:-2]

Y, X = meshgrid(Y, X);
ax.plot_surface(X, Y, Z, rstride=1, cstride=1, cmap="summer", lw=0.1,
                edgecolors="k")
plt.savefig("Navier_Stokes_Laminar.svg")

Лиценцирање[уреди]

Јас, праводржецот на ова дело, со ова го објавувам истото под следнава лиценца:
w:mk:Криејтив комонс
наведи извор сподели под исти услови
Оваа податотека е под лиценцата Криејтив комонс Наведи извор-Сподели под исти услови 4.0 Меѓународна.
Можете:
  • да споделите – да го умножувате, распространувате и емитувате делото
  • да преработувате – да преработувате
Под следните услови:
  • наведи извор – Ќе мора да дадете прикладен припис, да ставите врска до лиценцата и да укажете дали има направено промени. Ова може да биде направено на било кој разумен начин, но без да оддава впечаток дека лиценцодавецот стои зад Вас и Вашата употреба.
  • сподели под исти услови – Ако го измените или преобразите делото, или пак ако основате друго дело на него, добиеното дело (придонесот) морате да го распространувате (објавувате) само под истата или складна лиценца на изворната.
  1. ↑ Fan, Chien, and Bei-Tse Chao. "Unsteady, laminar, incompressible flow through rectangular ducts." Zeitschrift für angewandte Mathematik und Physik ZAMP 16, no. 3 (1965): 351-360.

Историја на податотеката

Стиснете на датум/време за да ја видите податотеката како изгледала тогаш.

Датум/времеМинијатураДимензииКорисникКоментар
тековна01:06, 15 март 2016Минијатура на верзијата од 01:06, 15 март 2016900 × 720 (9,37 МБ)Nicoguaro (разговор | придонеси)Smaller version
00:58, 15 март 2016Минијатура на верзијата од 00:58, 15 март 2016900 × 720 (11,08 МБ)Nicoguaro (разговор | придонеси)Change the jet colormap, since it is recognized as a bad option, in general. Formatting, and pythonic code (and vectorized operations).
23:34, 6 ноември 2014Минијатура на верзијата од 23:34, 6 ноември 2014720 × 540 (14,23 МБ)IkamusumeFan (разговор | придонеси)User created page with UploadWizard

Не можете да презапишете врз податотекава.

Податотекава се користи во следниве 5 страници:

Глобална употреба на податотеката

Оваа податотека ја користат и следниве викија:

Погледајте ја останатата глобална употреба на податотекава.

Метаподатоци

Оваа податотека содржи дополнителни информации, најверојатно додадени од дигиталниот апарат или отсликувач. Ако притоа податотеката претрпела промени, некои податоци може да не соодветствуваат во целост по промената на податотеката.

Преземено од „https://commons.wikimedia.org/w/index.php?title=File:Navier_Stokes_Laminar.svg&oldid=528551976“