Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English
Рассмотрим подробно вычислительную процедуру определения производных (IV, 12) при применении указанных методов. Попутно сравним данные методы друг с другом и с методом вычисления производных (IV,12) по соответствующим разностям с точки зрения удобства программирования, требумой памяти и количества операций при их реализации на вычислительных цифровых машинах. Не ограничивая общности выводов, сравнение проведем на примере вычисления производных (IV,45).

ПОИСК





Вычислительные аспекты определения производных

из "Методы оптимизации химических реакторов"

Рассмотрим подробно вычислительную процедуру определения производных (IV, 12) при применении указанных методов. Попутно сравним данные методы друг с другом и с методом вычисления производных (IV,12) по соответствующим разностям с точки зрения удобства программирования, требумой памяти и количества операций при их реализации на вычислительных цифровых машинах. Не ограничивая общности выводов, сравнение проведем на примере вычисления производных (IV,45). [c.121]
Обозначим количество шагов интегрирования через К и количество операций для вычисления правых частей уравнений (IV,16) при данном г через Ь. Тогда количество операций для вычисления производных (IV,45) составит Д = (Nг+1)1,й . [c.122]
Величины (г = О, 1,. . ., и / = О, 1,. . ., и) в каждой точке подсчитываются как элементы матрицы р, обратной к матрице а. [c.122]
Оценим количество операций, требуемое при использовании данного метода. Для интегрирования системы (1У,16) потребуется К операций. Поскольку система (IV,25) интегрируется одновременно для (п- -1)-ой совокупности начальных условий, то вычисленные для какого-то момента Означения коэффициентов дfJдxJ (г = О, 1,. . ., и / = О, 1,. . ., и) этой системы используются для всех м-Ь 1-го решения. [c.122]
Вычислительная процедура по второму методу, использующему формулу (IV,73), выглядит следующим образом. Решаем систему (IV,16) с начальными условиями (IV,13) при и = [и У от г — о до г = др и запоминаем на каждом шаге интегрирования вычисленные значения х,. (г), где г = О, 1,. . ., и. Всего придется запомнить пК данных. [c.123]
Из сравнения 1 и /а видно, что при применении формулы (IV,73) с использованием решения сопряженной системы уравнений (IV,37) количество операций меньше, чем при применении формулы (IV,72) с использованием фундаментальной системы решений уравнений (IV,25). Однако в случае сложных систем, когда М п, число 1 12 и эффективность указанных методов ио скорости счета практически одинакова. [c.124]
Оценим теперь эти методы с точки зрения требуемой памяти машины. При применении метода с использованием формулы (IV,72) приходится запоминать Л г(п4-1) величин а , а нри применении метода с использован1гем формулы (IV,73) -- К (л + 1) величин x ((), где г = О, 1, п. Отсюда вычислительная процедура по первому методу требует меньшего объема памяти машины при Мг К. [c.124]
Необходимо отметить, что обычно Мг значительно меньше, чем К. Поэтому по сравнению с методом, применяющим формулу (IV,73), метод с использованием формулы (IV,72) в большинстве случаев требует значительно меньшего объема памяти машины (в том виде, конечно, в каком он был здесь описан далее рассмотрены иные варианты этого метода с другими требованиями к памяти машины). [c.124]
При оценке числа /а, характеризующего число операций при нрименепци метода, использующего формулу (IV,72), мы не учитывали того, что система уравнений (IV,16) интегрируется одновременно с системой (IV,25), а это также позволяет в ряде случаев уменьшить количество вычислений. Действительно, некоторые выражения будут входить как в систему (IV, 16), так и в систему (IV,25), например экспоненциальные функции. Поэтому вычисленные один раз они будут использоваться в обеих системах. [c.124]
Совершенно очевидно, что количество операций при применении этого варианта метода возрастет, поскольку система (IV,16) интегрируется дважды ( вперед и шазад ), но зато количество запоминаемых данных будет мало. Правда, при работе по данному варианту могут встретиться трудности, связанные с неустойчивостью решения при интегрировании системы (IV,16) назад решение может стать чрезвычайно чувствительным ко всяким погрешностям счета. Это очень сильно в ряде случаев тормозит практическую реализацию указанного варианта. [c.125]
Таким образом, алгоритм расчета будет следующим. Решаем систему уравнений (IV,16) для п- -2)-х совокупностей начальных условий (IV,125) и (IV, 126) при А = О, 1,. . ., га. В каждый момент времени I образуем функции Ьх (г)д., используемые в качестве функций в формуле (IV,72). [c.126]


Вернуться к основной статье


© 2025 chem21.info Реклама на сайте