Finite-difference method for solving non-stationary problems of convection-diffusion control | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2021. № 57. DOI: 10.17223/19988605/57/5

Finite-difference method for solving non-stationary problems of convection-diffusion control

The work is related to the study of the control of heat propagation on the rod. The magnitude of the power and the location of the heat sources are controlled in such a way that, at a given time interval, the temperature of the rod is within predetermined limits, and the total power of the heat sources is minimal. After approximation by the finite-difference method, this control problem passes to the linear programming problem and is solved by the M-method of linear programming. The objective functional is linear and due to the absence of the coercively property, significant difficulties arise in establishing the existence of a continuous exact solution. One of the distinctive features of this work is that the non-stationary problem is considered, i.e. the change in temperature depends not only on spatial variables, but also on time. It should be noted that in this case, we consider a separate problem of optimizing the linear functional at each layer in time. Although it is easy to get similar results for a set of time layers. By moving to the numerical implementation and solving the resulting system of linear algebraic equations, in fact, we actually have the numerical value of the Green's function in the form of a matrix. Then, by the M-method of linear programming, a numerical solution of the problem is constructed. The description of the algorithms based and the results of numerical experiments is given. To illustrate the result, a numerical example is considered. Software has been created for carrying out numerical experiments to solve the problem.

Download file
Counter downloads: 36

Keywords

non-stationary problems, optimal choice, density of heat sources, convection-diffusion equations, modeling

Authors

NameOrganizationE-mail
Khayitkulov Bobomurod Kh.National University of Uzbekistanb.hayitqulov@mail.ru
Всего: 1

References

Ахметзянов А.В., Кулибанов В.Н. Оптимальное размещение источников для стационарных скалярных полей // Автомати ка и телемеханика. 1999. № 6. С. 50-58.
Мирская С.Ю., Сидельников В.И. Экономичный обогрев помещения как задача оптимального управления // Технико технологические проблемы сервиса. 2014. № 4 (30). С. 75-78.
Сабденов К.О., Байтасов Т.М. Оптимальное (энергоэффективное) теплоснабжение здания в системе центрального отоп ления // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2015. Т. 326, № 8. С. 53-60.
Исламов Г.Г., Коган Ю.В. Дифференциально-разностная задача управления процессом диффузии // Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки. 2008. Вып. 1. С. 121-126.
Хайиткулов Б.Х. Численное решение нестационарной задачи об оптимальном выборе источников тепла в стержне // Проблемы вычислительной и прикладной математики. 2020. № 5 (29). С. 141-146.
Khaitkulov B.Kh. Homogeneous different schemes of the problem for optimum selection of the location of heat sources in a rec tangular body // Solid State Technology. 2020. V. 63, is. 4. P. 583-592.
Тухтасинов М.Т., Абдуолимова Г.М., Хайиткулов Б.Х. Граничное управление распространением тепла в ограниченном теле // Бюллетень Института математики. 2019. № 1. С. 1 -10.
Лебо И.Г., Симаков А.И. Решение уравнения конвекция-диффузия для моделирования теплопередачи в высокотемпера турных газах и плазме // Вестник МГТУ МИРЭА. 2014. № 3 (4). С. 195-205.
Вабищевич П.Н., Самарский А.А. Разностные схемы для нестационарных задач конвекции-диффузии // Журнал вычисли тельной математики и математической физики. 1998. Т. 38, № 2. С. 207-219.
Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии. М. : ЛИБРОКОМ, 2015. 248 с.
Вабищевич П.Н., Васильева М.В. Явно-неявные схемы для задач конвекции-диффузии-реакции // Сибирский журнал вычислительной математики. 2012. Т. 15, № 4. С. 359-369.
Toʻxtasinov M. Jarayonlar tadqiqoti. Toshkent : Barkamol Fayz media nashriyoti, 2017. 572 bet.
 Finite-difference method for solving non-stationary problems of convection-diffusion control | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2021. № 57. DOI: 10.17223/19988605/57/5

Finite-difference method for solving non-stationary problems of convection-diffusion control | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Upravlenie, vychislitelnaja tehnika i informatika – Tomsk State University Journal of Control and Computer Science. 2021. № 57. DOI: 10.17223/19988605/57/5

Download full-text version
Counter downloads: 181