数学とか語学とか楽しいよね

ドイツ語、ロシア語、オランダ語、英語、フランス語、ラテン語とか数学とか数値計算(有限要素法、有限体積法、差分法、C++コード付き)とか勉強したことをまとめます。右のカテゴリーから興味のある記事を探してください。最近はクラシックの名演も紹介しています。

数値計算

【Navier-Stokes方程式】SIMPLE法によるNavier-Stokes方程式の離散化

SIMPLE法(Semi-Implicit Method for Pressure. Linked Equations)によるNavier-Stokes方程式の離散化について説明していきます。やっとこさSIMPLE法が理解出来ました。いきなり空間離散化して項を消したりするのでわかりづらいのです。実はこれHSMAC法とほ…

【有限体積法】2次元非構造有限体積法のコードを作ってみました 三次元図付き

2次元非構造有限体積法のコードを作ってみました。cell-centeredと呼ばれる方法を使っています。解く方程式は2次元の定常移流拡散方程式です。流れ場はx方向が 、y方向が と与えます。領域は で、境界条件は・ においてDirichlet条件 ・ においてDirichlet条…

【数値計算】LU分解(Doolittle法)C++コード付き

今回は連立一次方程式に対する直接法である、LU分解(Doolittle法)のC++コードを公開します。今回解く連立一次方程式はとあらわされます。ここで、 は の行列、 と は 次元のベクトルです。 と が既知で、 が未知です。具体的にはであり、これを解くと とな…

【浅水流方程式】ダム崩壊問題におけるDry bedとWet bedの違い 三次元図付き

【浅水流方程式】サイトマップ(ここから関連記事が探せます) 今回は、前に作った浅水流方程式におけるダム崩壊問題(dam break problem)の解析解を計算するコードを用いて、Dry bedの場合とWet bedの場合それぞれの水深の時間変化の三次元図を作りました…

【浅水流方程式】ダム崩壊問題の解析解全パターン!動画付き!

【浅水流方程式】サイトマップ(ここから関連記事が探せます) 前に作った、浅水流方程式におけるダム崩壊問題(dam break problem)の解析解を計算するコードを用いて、水深と流速がどうなるか動画にしていきたいと思います!こういうのは動画のほうがわか…

【浅水流方程式】ダム崩壊問題(dam break problem)の解析解を計算するC++コード

【浅水流方程式】サイトマップ(ここから関連記事が探せます) 浅水流方程式にはいくつか解析解が出る問題があり、テスト問題としてスキームの精度を調べるのに活用されています。その中で一番有名なのがダム崩壊問題(dam break problem)です。真ん中にダ…

【浅水流方程式】1次元浅水流方程式の導出(勾配と摩擦なし)

【浅水流方程式】サイトマップ(ここから関連記事が探せます) 1次元浅水流方程式(Shallow Water Equation, SWE)の導出(勾配と摩擦なし)をします。取りあえず導出すべき1次元浅水流方程式の基本形を書いておきます。要は慣れです。慣れると怖くなくなり…

【浅水流方程式】サイトマップ

今後浅水流方程式(Shallow Water Equation, SWE)に関する記事がどんどん増える予定なので、取りあえずサイトマップのようなものを作っておきます。浅水流方程式は別名サン・ブナン方程式(Saint-Venant equation)ともいいます。基本的にこのページから全…

【浅水流方程式】1次元浅水流方程式の基本形

【浅水流方程式】サイトマップ(ここから関連記事が探せます) 1次元浅水流方程式(Shallow Water Equation, SWE)を勉強していきましょう!そのために、まず1次元浅水流方程式の基本形を書いておきたいと思います。水平な長方形の一様断面を考えることにし…

【差分法】HSMAC法で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

HSMAC法(Highly Simplified Marker And Cell method)で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。今回は高次の風上差分を入れてみました。以下も参照してください。 計算条件ですが、正方形のサイズは1×1、上部の壁は右へ速さ…

【差分法】フラクショナルステップ法で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

フラクショナルステップ法で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。今回は高次の風上差分を入れてみました。以下も参照してください。離散化は以下を見てください。河村哲也著『流体解析の基礎』のpp.75-76も非常に参考にな…

【差分法】SMAC法で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

SMAC法(Simplified Maker And Cell method)で3次精度風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。今回は高次の風上差分を入れてみました。以下も参照してください。離散化は以下を見てください。河村哲也著『流体解析の基礎』のpp.71-7…

【差分法】HSMAC法で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

HSMAC法(Highly Simplified Marker And Cell method)で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。前回は中心差分で解いたので、今回は風上差分を入れてみました。以下を参照してください。 計算条件ですが、正方形のサイズは1×1、上…

【差分法】HSMAC法で中心差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

HSMAC法(Highly Simplified Marker And Cell method)を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。テスト問題としてよく取り上げられる2次元キャビティー流れです。水で満たされた正方形があり、上部の壁だけ右へ一定の速さで動いていきます。最…

【差分法】フラクショナルステップ法で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

フラクショナルステップ法で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。前回は中心差分で解いたので、今回は風上差分を入れてみました。以下を参照してください。 離散化は以下を見てください。河村哲也著『流体解析の基礎』のpp.75-76…

【差分法】フラクショナルステップ法で中心差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

フラクショナルステップ法を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。テスト問題としてよく取り上げられる2次元キャビティー流れです。水で満たされた正方形があり、上部の壁だけ右へ一定の速さで動いていきます。最初は静止していた水が、上部…

【Navier-Stokes方程式】フラクショナルステップ法によるNavier-Stokes方程式の離散化

フラクショナルステップ法(部分段階法)によるNavier-Stokes方程式の離散化について説明していきます。この手法は流速と圧力を直接未知数として計算する手法です。SMAC法では中間流速(予測子)を計算する際に圧力を使いましたが、フラクショナルステップ法…

【差分法】SMAC法で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

SMAC法(Simplified Maker And Cell method)で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。前回は中心差分で解いたので、今回は風上差分を入れてみました。以下を参照してください。離散化は以下を見てください。河村哲也著『流体解析の…

【差分法】SMAC法で中心差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

SMAC法(Simplified Maker And Cell method)を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。テスト問題としてよく取り上げられる2次元キャビティー流れです。水で満たされた正方形があり、上部の壁だけ右へ一定の速さで動いていきます。最初は静止…

【Navier-Stokes方程式】SMAC法によるNavier-Stokes方程式の離散化

MAC法(Maker And Cell method)を改良した、SMAC法(Simplified MAC法)によるNavier-Stokes方程式の離散化について説明していきます。この手法は流速と圧力を直接未知数として計算する手法です。MAC法ではPoisson方程式の右辺を計算するのに負荷がかかって…

【差分法】MAC法で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

MAC法(Maker And Cell method)で風上差分を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。前回は中心差分で解いたので、今回は風上差分を入れてみました。以下を参照してください。 離散化は以下を見てください。河村哲也著『流体解析の基礎』のpp.…

【差分法】MAC法で中心差分を用いてNavier-Stokes方程式を解きました C++コード付き

MAC法(Marker And Cell method)を用いてNavier-Stokes方程式を数値的に解いてみました。テスト問題としてよく取り上げられる2次元キャビティー流れです。水で満たされた正方形があり、上部の壁だけ右へ一定の速さで動いていきます。最初は静止していた水が…

【数物リンク】SIMPLE法とMAC法の解説

Navier-Stokes方程式に対する数値解法である、SIMPLE法とMAC法の解説リンクを見つけました。細かい離散化まで載っていてためになります。https://www.iitg.ac.in/director/files/Chapter-6.pdfこちらはMAC法だけ。スタガード格子における補間法がわかりやす…

【有限体積法】1次元移流方程式をslope limiter(superbee)で解く C++コード付き

今回は1次元移流方程式を有限体積法(slope limiter、勾配制限法)で解いていきます。C++コード付きです。1次元移流方程式とは のような一階の偏微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる移流速度です。さて、slope limiterとい…

【有限体積法】1次元移流方程式をslope limiter(minmod)で解く C++コード付き

今回は1次元移流方程式を有限体積法(slope limiter、勾配制限法)で解いていきます。C++コード付きです。1次元移流方程式とは のような一階の偏微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる移流速度です。さて、slope limiterとい…

【Navier-Stokes方程式】MAC法によるNavier-Stokes方程式の離散化

今後キャビティー流れの計算をやりたいので、MAC法(Maker And Cell method)によるNavier-Stokes方程式の離散化について説明していきます。流速と圧力を直接未知数として計算する手法で陽解法です。以下の内容は『流れ解析のための有限要素法』のpp.154-155…

【有限体積法】1次元移流方程式を風上差分で解く C++コード付き

今回は1次元移流方程式を有限体積法(風上差分)で解いていきます。C++コード付きです。1次元移流方程式とは のような一階の偏微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる移流速度です。移流方程式はその名前の通り、初期の波形(…

【有限体積法】1次元定常移流拡散方程式をハイブリッド法で解く C++コード付き

今回は1次元定常移流拡散方程式を有限体積法(ハイブリッド法)で解いていきます。C++コード付きです。1次元定常移流拡散方程式とは のような二階の常微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる移流速度、 は拡散の効果を表す拡散…

【有限体積法】1次元定常移流拡散方程式を風上差分で解く C++コード付き

今回は1次元定常移流拡散方程式を有限体積法(風上差分)で解いていきます。C++コード付きです。1次元定常移流拡散方程式とは のような二階の常微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる移流速度、 は拡散の効果を表す拡散係数と…

【有限体積法】1次元定常移流拡散方程式を中心差分で解く C++コード付き

今回は1次元定常移流拡散方程式を有限体積法(中心差分法)で解いていきます。C++コード付きです。ただし今回は風上化は入れていません。1次元定常移流拡散方程式とは のような二階の常微分方程式のことをいいます。ここで、 は溶質の濃度、 は風などによる…