Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Casa » Condizione Courant-Friedrichs-Lewy

Condizione Courant-Friedrichs-Lewy

1928
  • Richard Courant
  • Kurt Friedrichs
  • Hans Lewy
Stazione di lavoro per la simulazione fluidodinamica computazionale che dimostra la condizione CFL nell'analisi numerica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La condizione di Courant-Friedrichs-Lewy (CFL) è un criterio di stabilità necessario per le soluzioni numeriche di soluzioni iperboliche. differenziale parziale utilizzando schemi di integrazione temporale espliciti. La dimensione del passo temporale deve essere sufficientemente piccola da far sì che l'informazione non viaggi più di una cella della griglia spaziale per passo temporale. Per un caso 1D, [latex]C = u \frac{\Delta t}{\Delta x} \le C_{max}[/latex], garantendo la stabilità numerica.

La condizione CFL è un concetto fondamentale che regola la stabilità dei metodi numerici espliciti a tempo. Nasce dal principio che il dominio numerico di dipendenza di un punto della griglia deve contenere il dominio fisico di dipendenza. In termini più semplici, per un calcolo in un punto della griglia (i) al passo temporale successivo (n+1), lo schema numerico utilizza le informazioni dei punti vicini al passo temporale corrente (n). La condizione CFL garantisce che qualsiasi fenomeno fisico (come un'onda di pressione) che possa aver raggiunto il punto (i) nell'intervallo di tempo [latex]\Delta t[/latex] deve avere origine all'interno di quell'insieme di punti vicini.

Nella formula [latex]C = \frac{u \Delta t}{\Delta x} \le C_{max}[/latex], [latex]C[/latex] è il numero di Courant adimensionale, [latex]u[/latex] è la velocità massima di propagazione delle onde nel sistema (ad esempio, la velocità del fluido più la velocità del suono per il flusso comprimibile), [latex]\Delta t[/latex] è il passo temporale e [latex]\Delta x[/latex] è la spaziatura della griglia. Il valore di [latex]C_{max}[/latex] dipende dallo schema numerico specifico, ma è spesso dell'ordine di 1. Se la condizione viene violata ([latex]C > C_{max}[/latex]), la soluzione numerica diventa instabile, con errori che crescono in modo esponenziale, portando a un risultato non fisico e divergente. Ciò impone una forte restrizione sulla dimensione del passo temporale, soprattutto in maglie con celle molto fini ([latex]\Delta x[/latex] è piccolo), rendendo i metodi espliciti computazionalmente costosi per certi problemi. I metodi impliciti, pur essendo più complessi per passo temporale, sono spesso incondizionatamente stabili e non sono soggetti al vincolo CFL, consentendo passi temporali molto più grandi.

UNESCO Nomenclature: 1208
- Analisi numerica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Metodo delle differenze finite
  • Teoria delle equazioni differenziali parziali (in particolare equazioni iperboliche)
  • Concetto di stabilità numerica e convergenza
  • Analisi di stabilità di Von Neumann

Applicazioni

  • garantire la stabilità nei modelli di previsione meteorologica
  • controllo della dimensione del passo temporale nelle simulazioni aerodinamiche
  • simulazione della propagazione delle onde in acustica ed elettromagnetismo
  • modellazione finanziaria del prezzo delle opzioni utilizzando metodi espliciti di differenze finite
  • modellazione delle onde sismiche per l'esplorazione di petrolio e gas
  • simulazioni in fisica del plasma e astrofisica

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

A causa dell'eliminazione del traffico generato dai bot, che attualmente supera i 40.000 al giorno, questo contenuto è riservato ai membri della community.
> Accedi O > Registrati L'accesso a questo contenuto, così come a tutti gli altri contenuti e strumenti riservati, è (100% gratuito).

Correlato a: condizione cfl, stabilità numerica, metodo esplicito, time-marching, pde iperbolico, numero di courant, passo temporale, convergenza.

Contesto storico

Condizione Courant-Friedrichs-Lewy

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

Invenzioni, innovazioni e principi tecnici correlati

Le immagini a grandezza naturale e i download sono disponibili, 100% gratuitamente, solo per i membri registrati.

> Login <