Wikipedija

Slika:Navier Stokes Laminar.svg

Izvorna datoteka ‎(Datoteka SVG, nominalno 900 × 720 pikslov, velikost datoteke: 9,37 MB)

Logotip Zbirke
Logotip Zbirke
Datoteka je shranjena v Wikimedijini zbirki prostega slikovnega, zvočnega ter videogradiva.
Spodaj prikazane informacije so s tamkajšnje opisne strani.

Povzetek

Opis
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.
Datum
Vir

lastno delo

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.
Avtor IkamusumeFan
Druge različice
SVG razvoj
InfoField
 
Izvorna koda te SVG-datoteke je veljavna.
 
Ta vektorska slika je bila ustvarjena z Matplotlib.
Izvorna koda
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")

Licenca

Jaz, imetnik avtorskih pravic na tem delu, ga objavljam pod naslednjo licenco:
w:sl:Creative Commons
priznanje avtorstva deljenje pod enakimi pogoji
Datoteka je objavljena pod licenco Creative Commons Priznanje avtorstva-Deljenje pod enakimi pogoji 4.0 Mednarodno.
Dovoljeno vam je:
  • deljenje – reproducirati, distribuirati in javno priobčevati delo
  • predelava – predelati delo
Pod naslednjimi pogoji:
  • priznanje avtorstva – Navesti morate ustrezno avtorstvo, povezavo do licence in morebitne spremembe. To lahko storite na kakršen koli primeren način, vendar ne na način, ki bi nakazoval, da dajalec licence podpira vas ali vašo uporabo dela.
  • deljenje pod enakimi pogoji – Če boste to vsebino predelali, preoblikovali ali uporabili kot izhodišče za drugo delo, morate svoj prispevek distribuirati pod enako ali združljivo licenco, kot jo ima izvirnik.
  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.

Napisi

Dodajte enovrstični opis, kaj ta datoteka predstavlja
project

Predmeti, prikazani v tej datoteki

motiv

Zgodovina datoteke

Kliknite datum in čas za ogled datoteke, ki je bila takrat naložena.

Datum in časSličicaVelikostUporabnikKomentar
trenutno03:06, 15. marec 2016Sličica za različico z datumom 03:06, 15. marec 2016900 × 720 (9,37 MB)NicoguaroSmaller version
02:58, 15. marec 2016Sličica za različico z datumom 02:58, 15. marec 2016900 × 720 (11,08 MB)NicoguaroChange the jet colormap, since it is recognized as a bad option, in general. Formatting, and pythonic code (and vectorized operations).
01:34, 7. november 2014Sličica za različico z datumom 01:34, 7. november 2014720 × 540 (14,23 MB)IkamusumeFanUser created page with UploadWizard

Datoteka je del naslednje 1 strani slovenske Wikipedije (strani drugih projektov niso navedene):

Globalna uporaba datoteke

To datoteko uporabljajo tudi naslednji vikiji:

Oglejte si globalno uporabo te datoteke.

Metapodatki

Datoteka vsebuje še druge podatke, ki jih je verjetno dodal za njeno ustvaritev oziroma digitalizacijo uporabljeni fotografski aparat ali optični bralnik. Če je bila datoteka pozneje spremenjena, podatki sprememb morda ne izražajo popolnoma.

Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/wiki/Slika:Navier_Stokes_Laminar.svg«