شماره ركورد :
1135129
عنوان مقاله :
فرمول‌بندي و كاربرد المان‌هاي هنكل كروي در مدلسازي عددي مسائل پتانسيل به كمك روش المان مرزي
پديد آورندگان :
حمزهء جواران، صالح دانشگاه شهيد باهنر - دانشكده فني و مهندسي، كرمان , شجاعي، سعيد دانشگاه شهيد باهنر - دانشكده فني و مهندسي، كرمان
تعداد صفحه :
12
از صفحه :
85
تا صفحه :
96
كليدواژه :
المان‌هاي هنكل كروي , توابع پايه‌ي شعاعي , روش المان مرزي , مسائل پتانسيل دوبعدي , معادلات پواسون و لاپلاس
چكيده فارسي :
در اين مقاله، يك آناليز المان مرزي جديدي براي مدلسازي مسائل دو بعدي پتانسيل پيشنهاد شده است. روش المان مرزي بر مبناي المان‌هاي هنكل كروي به منظور تقريب متغيرهاي حالت معادلات ديفرانسيل پواسون و لاپلاس (پتانسيل‌ها و شارها)، بازفرمول‌بندي شده است. با استفاده از غني‌سازي توابع پايه‌ي شعاعي هنكل كروي، توابع انترپولاسيون روش المان مرزي حاصل شده‌اند. بدين منظور، به بسط تابعي‌اي كه در آن فقط از تقريب توابع پايه‌ي شعاعي هنكل كروي استفاده مي‌شود، ترم‌هاي چندجمله‌اي الحاق مي‌شود. از جمله خواص منحصر بفرد انترپولاسيون پيشنهادي مي­توان به مشاركت ميدان توابع نوع اول و دوم بسل در فضاي مختلط علاوه بر اغناي ميدان توابع چندجمله‌اي، بر خلاف توابع كلاسيك لاگرانژ كه فقط توابع چندجمله­اي را اغنا مي­كنند، اشاره كرد. بعلاوه توابع شكل پيشنهادي از خاصيت قطعه قطعه پيوسته از مرتبه بينهايت سود مي‌برند كه اين امر براي توابع شكل كلاسيك لاگرانژ كه داراي مرتبه پيوستگي محدودي هستند، وجود ندارد. تابع هنكل كروي نوع اول داراي سينگولاريتي قوي در قسمت موهومي خود، تابع نيومن كروي، مي‌باشد كه اين مطلب عدم وجود حد براي ميل نرم اقليدس به سمت صفر را در بر دارد. در ادامه براي رفع سينگولاريتي از ترم اضافي با توان استفاده شده است. پس از رفع سينگولاريتي، حالت حديِ انطباق نقطه‌ي چشمه و گره‌ي مرزي محاسبه شده است. براي نشان دادن كارايي و دقت روش حاضر، چند مثال عددي در نظر گرفته شده است و نتايج حاصل با نتايج حل تحليلي و نتايج توابع شكل كلاسيك لاگرانژ مقايسه شده است. نتايج اين مقايسه ‌ها حاكي از دقت بسيار بالاتر روش پيشنهادي مي‌باشد.
چكيده لاتين :
In this paper, a new boundary element analysis for the modeling of two-dimensional potential problems is proposed. The boundary element method is reformulated here based on spherical Hankel elements for the purpose of approximation of the state variables of the Poisson and Laplace differential equations (potentials and fluxes). Spherical Hankel function is obtained by combing Bessel function of the first (similar to J-Bessel ones) and second (also called Neumann functions) kind so that the properties of both mentioned functions will be combined and result in a robust interpolation tool. The interpolation functions of the boundary element method are obtained using the enrichment of the spherical Hankel radial basis functions. To this end, the expansion of a function in which only the spherical Hankel radial basis functions approximations are used have been given polynomial terms. Generally, radial basis function (RBF) is an efficient tool in finding the solution of non-homogeneous partial differential equations. Its main idea is the expansion of nonhomogeneous term by its values in interpolation nodes, based on Euclidean norm that leads to obtaining a particular solution. Although the J-Bessel RBF contains the features of the first kind of Bessel function, it usually cannot represent the full properties of a physical phenomenon. Therefore, using the combination of the first and second kind of Bessel function in complex space (Hankel function) may lead to more accurate and robust results. In other words, the solution of Bessel equation can be referred as a prominent usage of both first and second kind of Bessel, which shows that using them together may result in more accuracy and robustness. The aforementioned discussion brings this matter to mind whether it is possible to present RBFs that benefit from both Bessel functions of the first and second kind. Therefore, by the idea of combining spherical Hankel in imaginary space, enrichment of them for a three-node element in the natural coordinate system is explained in this paper. Moreover, the algebraic manipulations and formulations are reduced because of profiting from the advantages of complex number space in functional space. It is also possible for the proposed shape function to satisfy both Bessel function fields and polynomial functions, unlike classic Lagrange shape functions that only satisfy the polynomial function fields. Moreover, the proposed shape functions benefit from the infinite piecewise continuous property, which does not exist in the classic Lagrange shape functions with limited continuity. The spherical Hankel function of the first kind has a strong singularity in its imaginary part, the spherical Neumann function. This issue results in the fact that when the Euclidean norm tends to zero, the limit does not exist. In the following, an extra term with power n 1 is applied to remove this singularity. After the elimination of the singularity, the limit state of coinciding source point and field point is calculated. In the end, to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed shape functions, several numerical examples are solved and compared with the analytical results as well as those obtained by classic Lagrange shape functions. The numerical results show that the proposed Hankel shape functions repr
سال انتشار :
1398
عنوان نشريه :
مهندسي عمران مدرس
فايل PDF :
7900974
لينک به اين مدرک :
بازگشت