Two Dimensional Boundary Element Method
Multiple Domain Formulation

一定要素の最後のアップリケーションとして複数のゾーンを結合した領域(zoned non-homogeneous domain)の計算方法を紹介します。この方法が出来る様にになると、領域内の材料定数を場所ごとに変えることが可能になってきます。つまり、non-homogeneousのケースの計算が出来るようになるということです。いままでは、領域が1つでしたので、材料定数も1つでした。

■概要■
書物を調べると、下図に示す様にゾーン間をInterfaceと呼び、境界上と同様にポテンシャル値とその微分が定義されています。Heat equationの場合、温度と熱流速(heat flux)になります。下図に示す領域は、3つのZoneから構成されています。そして、それぞれのZoneに材料定数のK1、K2、K2が与えられています。境界条件は、これまでと同じDirichlet型とNeumann型で話を進めます。Zone間には有限要素法のInter-element-continuityでの条件と同じInterface条件を与えます。ここでは、これらの条件でLaplace Equationを解く方法を学びます。

境界要素法の書物をみると、上図と同様な問題の解き方が書いてあります。その書物によると、Interfaceでのh(x,y)とQn(x,y)を取り込んだFormulationを経てマトリックス式を導いています。私は以前、書物に記載してある方法でプログラムを書きましたが、正しい結果が得られませんでした。多分、プログラムが複雑になり過ぎて計算そのものに間違いがあったと思います。そこでここでは、少し発想を転換して簡単に理解できる方法を用い式の展開を試みてみます。その方法とは、有限要素法で紹介した要素の有限要素式を境界要素法で導くことです。つまり、境界要素法から導かれるマトリックス式を有限要素風の[A]{h}={Qn}の形式にします。有限要素風の境界要素式が出来れば、後は要素分割に従いassemblyを行うだけですからね。このとき、Interfaceには、上で説明した様にInter-element-continuityの条件を与えます。

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