Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » حالة كورانت-فريدريكس-ليوي

حالة كورانت-فريدريكس-ليوي

1928
  • Richard Courant
  • Kurt Friedrichs
  • Hans Lewy
محطة عمل محاكاة ديناميكيات الموائع الحسابية التي توضح حالة CFL في التحليل العددي.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

إن شرط كورانت-فريدريكس-ليوي (CFL) هو معيار استقرار ضروري للحلول العددية للقطع الزائد التفاضلية الجزئية باستخدام مخططات التكامل الزمني الصريح. ويفرض ذلك أن يكون حجم الخطوة الزمنية صغيرًا بما فيه الكفاية بحيث لا تنتقل المعلومات أكثر من خلية شبكة مكانية واحدة في كل خطوة زمنية. بالنسبة لحالة 1D، [latex]C = u \frac{\Delta t}{\Delta x} \le C_{max}[/latex]، مما يضمن الاستقرار العددي.

يُعد شرط CFL مفهومًا أساسيًا يحكم استقرار الطرق العددية الصريحة ذات المسار الزمني. وهو ينشأ من مبدأ أن مجال الاعتماد العددي لنقطة الشبكة يجب أن يحتوي على مجال الاعتماد الفيزيائي. وبعبارة أبسط، بالنسبة إلى عملية حسابية عند نقطة الشبكة (i) في الخطوة الزمنية التالية (n+1)، يستخدم المخطط العددي معلومات من النقاط المجاورة في الخطوة الزمنية الحالية (n). ويضمن شرط CFL أن أي ظاهرة فيزيائية (مثل موجة الضغط) التي يمكن أن تكون قد وصلت إلى النقطة (i) في الفترة الزمنية [latex] \Delta t[/latex] يجب أن تكون قد نشأت من داخل تلك المجموعة من النقاط المجاورة.

في المعادلة [latex]C = \frac{u \Delta t}{\Delta x} \le C_{max}[/latex]، [latex]C[/latex] هو عدد كورانت الذي لا أبعاد له، [latex]u[/latex] هو أقصى سرعة لانتشار الموجة في النظام (على سبيل المثال، سرعة المائع زائد سرعة الصوت للسريان القابل للانضغاط)، [latex]TTu[/latex] هي الخطوة الزمنية، و[latex]T\Delta x[/latex] هي المسافة بين الشبكات. وتعتمد قيمة [latex]TC_{max}[/latex] على المخطط العددي المحدد ولكنها غالبًا ما تكون في حدود 1. إذا تم انتهاك الشرط ([latex]C > C_{max}[/latex])، يصبح الحل العددي غير مستقر، مع تزايد الأخطاء بشكل كبير، مما يؤدي إلى نتيجة غير فيزيائية متباينة. يفرض هذا قيدًا صارمًا على حجم الخطوة الزمنية، خاصةً في الشبكات ذات الخلايا الدقيقة جدًا ([latex] \ دلتا x[/latex] صغيرة)، مما يجعل الطرق الصريحة مكلفة حسابيًا بالنسبة لبعض المشاكل. على الرغم من أن الطرق الضمنية أكثر تعقيدًا لكل خطوة زمنية، إلا أنها غالبًا ما تكون مستقرة دون شروط ولا تخضع لقيد CFL، مما يسمح بخطوات زمنية أكبر بكثير.

UNESCO Nomenclature: 1208
- التحليل العددي

يكتب

النظام التجريدي

الاضطراب

التأسيسية

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • طريقة الفروق المحدودة
  • نظرية المعادلات التفاضلية الجزئية (وخاصة المعادلات الزائدية)
  • مفهوم الاستقرار العددي والتقارب
  • تحليل استقرار فون نيومان

التطبيقات

  • ضمان الاستقرار في نماذج التنبؤ بالطقس
  • التحكم في حجم خطوة الوقت في المحاكاة الديناميكية الهوائية
  • محاكاة انتشار الموجات في الصوتيات والكهرومغناطيسية
  • النمذجة المالية لتسعير الخيارات باستخدام أساليب الفروق المحدودة الصريحة
  • نمذجة الموجات الزلزالية لاستكشاف النفط والغاز
  • المحاكاة في فيزياء البلازما والفيزياء الفلكية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

مرتبط ب: شرط cfl، الثبات العددي، الطريقة الصريحة، المسيرة الزمنية، pde زائدي القطع، عدد الكورنت، الخطوة الزمنية، التقارب.

السياق التاريخي

حالة كورانت-فريدريكس-ليوي

1911
1922
1925
1928
1930
1936
1940
1903
1914
1924
1925
1930
1931
1939
1940

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الاختراع والابتكار والمبادئ التقنية ذات الصلة

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.