MATLAB PDE工具箱在地下水科学实验教学中的应用

利用MATLAB PDE工具箱求解Tóth典型地下水流系统模式,可得出地下水流系统模式图和流速分布图,体现了直观求解地下水流系统方法的多样性。MATLAB PDE工具箱与传统模拟软件Visual-MODFLOW相比,具有操作简单、易于掌握和出图方式多样的优势。本文将两种方法求解地下水流系统模式进行了对比模拟研究,并比较了两种方法的优缺点。结果表明:MATLAB PDE工具箱操作简便、出图美观,有利于对基本概念的理解,但处理非均质介质问题存在局限性;Visual-MODFLOW软件操作相对复杂、出图不够美观,不利于初学者操作,但可以方便地处理复杂介质。另外,介绍了MATLAB PDE工具箱在地下水科学实验教学中的应用,以期发展与改进模拟实验教学方法,使当代水文地质学的核心概念——地下水流系统理论得到更好的掌握与推广应用。

MATLAB PDE工具箱在稠油输送管道中的应用

利用Matlab PDE工具箱可以直接描绘出稠油输送管道中充分发展阶段的层流场,运行得到的参数与理论计算值相比误差很小,随着网格的精细化,更加接近于真实值,为管道内稠油的流动研究提供了一种直观、快速、准确、形象的数值求解方法。

基于MATLAB PDE工具箱的土体冻结温度场模拟

为提高冻土温度场的计算效率,实现土体冻结过程中温度场的快捷求解,基于MATLAB PDE工具箱进行了土体冻结瞬态温度场的模拟。通过对模型边界及热传导条件的合理假设,基于模型槽中冻结管的法平面建立平面坐标系,在平面均匀传热的基础上实现了将三维的热源导问题转化为依据冻结管法平面建立的二维平面问题。对比分析了模型槽中各测温点的实测值与模拟值,结果表明:测温点的模拟温度曲线与实测温度曲线变化趋势基本一致,模拟降温速度大于实测降温速度,且靠近模型槽边界的测温点模拟值与实测值误差较大。研究结果可为人工冻结法施工过程中土体冻结瞬态温度场的预测提供参考。

MATLAB PDE工具箱在Stokes第一问题中的应用

Stokes第一问题在工业生产领域是常见的一类问题,运用传统的相似解法解决此类问题比较抽象,难以理解。运用Matlab PDE工具箱,可以形象地描绘Stokes第一问题,可输出所研究问题的具体数值并形象地显示出某一面上的运动状态。Matlab PDE工具箱为研究管道外流体介质的粘性流动提供一种直观、快速、准确、形象的数值求解方法。

MATLAB R2010a PDE工具箱在瓦斯治理中的应用分析

为了采取更加有效的措施防治煤层瓦斯灾害,通过建立瓦斯流动模型,结合鹤壁中泰矿煤层的相关参数,理论推导出标准化的抛物线型偏微分方程,并运用MATLAB R2010a偏微分方程工具箱进行求解作图,实现了瓦斯流场求解及其可视化,得出可以利用偏微分方程工具箱检验抽采钻孔参数的合理性。

Matlab PDE工具箱在电动力学教学中的辅助应用

电动力学是高校物理专业及相关专业的一门重要的理论基础课,教学内容中涉及了大量偏微分方程,求解过程复杂,难以理解,阻碍了学生的学习兴趣。Matlab中偏微分方程工具箱(PDE Toolbox)是一个求解各类偏微分方程很好的平台,可以直观地显示物理规律和物理现象,便于学生对知识点的理解和掌握,值得在教学和科研中推广。

用PDE工具箱计算非完整带电圆环的电场强度

传统的编程计算电磁场数值问题过程繁琐且不易修改。该文利用MATLAB软件中的偏微分方程(PDE)工具箱,首先计算完整均匀带电圆环环平面内的电场强度分布,并将其与传统编程方法的计算结果作比较;其次计算不完整圆环的电场强度分布,研究电场强度径向的分布规律。分析表明,PDE工具箱与传统编程方法计算结果一致,而且更为方便、快捷,能适用于更复杂的计算问题。

Matlab PDE工具包在电场电势可视化教学中的应用

为了使学生更易理解电场、电势以及两者之间的关系,需要在电场电势教学中采用可视化教学方式。展示了如何利用Matlab PDE工具包描述电场、电势以及两者之间的关系,并进一步提出了应用实例。PDE工具包可以形象地表示出带电体的电场、电势以及两者之间的关系,并且在使用过程中不需要任何编程基础。Matlab PDE工具包可以在大学物理电场电势教学中广泛地加以推广。

动压气体轴承性能计算方法研究

通过数学变换,将动压气体润滑Reynolds方程变换成标准的椭圆型偏微分方程形式,以MATLABPDE(partialdifferentialequation)工具箱为求解器,编制迭代计算程序,实现动压气体轴承性能的高精度计算。文中的计算结果与以往发表的数值计算结果非常吻合,这表明所提出计算方法的正确性。文中计算方法的思想可以推广应用于其他类型轴承的性能计算及其他类型偏微分方程问题的求解中。

基于MATLAB的流体润滑求解和可视化研究

讨论了如何利用MATLAB中PDE工具箱和窗口函数 ,进行流体润滑问题的求解和可视化。把润滑问题转化为MATLAB中的标准函数形式 ,然后利用PDE工具箱和主窗口函数以及少量编程 ,采用三角形单元划分 ,对无量纲雷诺方程进行有限元求解 ,获得了油膜压力、压力梯度和其他静特性。经验表明 ,利用MATLAB中PDE工具箱和主窗口函数 ,能方便而高效地进行某些润滑问题的求解 ,并对求解结果进行求解可视化。

U型埋管传热数值模拟及恒热流模型分析

对于地源热泵来讲,全面了解地下埋管周围的土壤温度场分布与变化状况十分重要。利用Matlab中的PDE工具箱建立了考虑实际钻孔半径、回填材料和U型管材料的竖直U形埋管与土壤的二维非稳态传热模型来模拟热泵运行72h内对周围土壤温度场的影响,并与常用的恒热流传热模型计算的结果进行对比分析。结果显示以2~3m为半径进行埋管可以有效避免地热井间的干扰问题;线源模型与柱源模型相比较,线源模型计算的孔壁温度能够更好更快地趋近于数值模拟结果。线源模型在工程实践中应用价值更高。

严寒地区村镇给水管道周围土壤温度场的数值模拟

开展埋地管道周围土壤温度场变化的研究,对于解决地处严寒地区的东北广大农村给水冬季经常发生给水管道冻胀现象具有重要意义.本文在建立浅埋外加保温层给水管道与周围土壤非稳态传热,以及土壤自身导热的物理模型基础上,利用Matlab-PDE工具箱进行求解,分析浅埋保温给水管道运行情况及周围土壤温度场随时间变化情况.结果表明,这种浅埋外加保温层的给水管道防冻胀技术,可以基本解决给水管道在冬季运行时发生的冻胀现象.

基于MATLAB的导弹末敏子弹气动加热仿真

介绍了基于MATLAB偏微分工具箱求解导弹末敏子弹气动加热问题的仿真方法。首先分析了末敏子弹抛出后所处的工作热环境,针对末敏子弹的结构设计建立了气动热流数学模型和一维热传导数学模型,用数值计算方法得到了末敏子弹的弹道数据和气动热流密度变化。然后,利用MATLAB偏微分工具箱,采用有限元法,对末敏子弹结构内部的温度分布进行了仿真计算。可以在设计阶段为导弹末敏子弹的总体技术设计提供气动加热方面的参考数据。

复杂同轴线场分布的有限元分析与仿真

复杂同轴线问题是一类具有不规则边界的复杂二维边值问题。针对这类问题,运用有限元法(FEM)并借助于Matlab/PDE Toolbox对其场分布进行了分析与仿真,得到了椭圆同轴线、偏心同轴线和圆方同轴线的等电位线和电场线分布,从而得到了形状误差、偏心误差对普通同轴线的场分布影响的定量结果,进而讨论了他们的工程应用背景。

汽车磁粉离合器磁场的仿真研究

汽车磁粉离合器的研究与应用对于改善汽车传动系统的工作性能具有重要意义。磁场的分析与设计是磁粉离合器设计的关键,也是设计的难点所在。文章采用Matlab软件的PDE工具箱对汽车磁粉离合器的磁场进行了仿真分析,并对磁粉腔的磁场进行了求解。

高温电加热下电阻率与导热系数随温度变化的传热过程模拟

高温、电加热条件下电阻率与导热系数随温度变化明显,因此研究在此条件下的热传导具有十分重要的意义。运用MATLAB中的PDE工具箱,对高温条件下,几种不同材料的发热导体电加热过程中导热系数、电导率变化所引起的导热等问题进行了数值求解。结果表明:当发热导体半径>5cm时,温度的变化对发热导体的导热系数和电导率影响显著。

基于MATLAB的火灾下钢筋混凝土构件温度场分析

分析了应用MATLAB中PDE工具箱求解火灾下钢筋混凝土构件热传导问题的方法和步骤。采用有限元法求解梁截面导热偏微分方程,应用PDE工具箱得到数值解。算例表明,程序计算结果和试验吻合较好,充分展现了MATLAB强大的计算和图形功能,说明了用这种方法进行混凝土构件截面温度场的数值计算的高效性、便利性,并为进一步开展火灾下钢筋混凝土构件的力学性能分析提供了依据。

数学物理方程的MATLAB数值解法与可视化

选取数学物理方程及其初、边值问题的差分格式,使用有限差分法,利用M atlab得出其图形解;直接利用M at-lab的PDE工具箱,借助图形用户界面得到数学物理方程的图形解;对结果进行了分析总结.

汽车磁粉离合器磁场的仿真研究

汽车磁粉离合器的研究与应用对于改善汽车传动系统的工作性能具有重要意义。磁场的分析与设计是磁粉离合器设计的关键,也是设计的难点所在。文章采用Matlab软件的PDE工具箱对汽车磁粉离合器的磁场进行了仿真分析,并对磁粉腔的磁场进行了求解。

用MATLAB实现平面势流的有限单元法计算与可视化

很多的实际水流问题可近似地用势流理论来求解,常采用的计算方法是有限单元法,通常用FORTRAN、C语言等编程求解,但计算程序比较复杂。本文介绍了MATLAB的偏微分方程工具箱(PDEToolbox),并用于圆柱绕流计算及图形显示计算结果。计算表明,用MATLAB的PDEToolbox求解平面势流便捷高效,值得研究应用。