Набор лабораторных работ / КМ1
.docГосударственный комитет РФ по высшему образованию
Санкт-петербургский Государственный Электротехнический Университет “Лэти”
МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ФОРМИРОВАНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЧИСЛЕННЫМ МЕТОДОМ
Отчет по лабораторной работе №4
Студенты группы 2211
Захаров Д.
Поклонская Е.
Санкт-Петербург
2005 год
Лабораторная работа № 1.
Моделирование систем формирования магнитного поля численным методом.
Цель работы – освоение практической работы с программой расчета магнитостатических задач «Тесла», основу которой составляет конечно-разностный метод решения уравнения Пуассона; исследование точности полученных приближенных решений путём их сравнения с известным аналитическим решением тестовой задачи; исследование скорости сходимости решения задачи, получаемого в программе «Тесла», в зависимости от заданных параметров, вводимых в программу расчета.
Программа расчёта магнитного поля соленоида в программе MathCad и график .
Рис. 1. График .
Расчётное значение = 4631.
Работа с программой тесла.
Зависимость количества итераций от коэффициента верхней релаксации для сеток с разным количеством узлов.
1 |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
1,7 |
1,8 |
1,9 |
|
400 узлов |
59 |
49 |
34 |
23 |
20 |
28 |
- |
1600 узлов |
438 |
331 |
248 |
181 |
- |
115 |
76 |
Рис. 2. График .
Исследование зависимости погрешности численных расчетов от числа узлов сетки путём сравнения результатов с известным значением, полученным аналитическим решением задачи.
400 |
900 |
1600 |
2500 |
|
Рис. 3. График =.
Исследование погрешности численных расчетов, связанных с неточностью задания условий на границе сеточной области.
(m,n) |
(3,1.2) |
(4,1.5) |
(6,2) |
(10,4) |
(15,6) |
Рис. 4. График =.
Выводы:
-
Из рис.2 видно, что для каждого случая существует определённое значение верхней релаксации опт что соответствует теории Янга-Франкеля. Отсюда можно сделать вывод, что с ростом числа узлов сетки оптимальное значение коэффициента верхней релаксации растет.
-
Из рис. 3 мы видим, что погрешность численных расчётов уменьшается при увеличении числа узлов, т.е. уменьшении шага сетки.
-
В последнем пункте мы задали равной нулю величину магнитного потока на границах, что является неверным. При удалении границы от соленоида (увеличением m) магнитный поток уменьшается => выбранное нами условие становится ближе к реальности, поэтому величина погрешности (расхождения с теоретическим решением) уменьшается.