Моделирование распространения газовых примесей на JavaSctipt
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
Версия от 14:12, 31 мая 2020; Боринских Семен (обсуждение | вклад)
Содержание
Описание
- Моделирование распространения газовых примесей на JavaScript
- Исполнители Боринских Семен,Лапшов Андрей
- Группа 3630103/90003
Математическая модель
Используемые уравнения:
- F(x,y,t), G(x,y,t) - функции источника
- A, a - специальные коэффициенты
- T - температура
- С - концентрация
Начальные условия:
- источник располагается в центре комнаты
- L = 2 - длина и ширина источника
Температура
- T0 = 300 - начальная температура во всем помещении;
- Tmax = 400 - температура внутри источника;
Концентрация
- C0 = 0.03 - концентрация газовой смеси во всем помещении;
- Cmax = 0.97 - концентрация газовой смеси внутри источника;
Визуализация
Код программы
Код программы на языке JavaScript:
1 /*
2 x0 - координата источника по иксу
3 y0 - координата источника по игреку
4 U0 - начальная температура во всем помещении
5 C0 - пиковая интенсивность источника
6
7 C - массив значений концентрации
8 G - массив значений источника диффузанта
9 A - коэф. перед dC/dt
10 */
11 window.addEventListener('load', main, false);
12 function main()
13 {
14
15 var ctx = canvas_example.getContext('2d');
16 var ctx1 = canvas_example1.getContext('2d');
17
18 var X_MAX=canvas_example.height;
19 var Y_MAX=canvas_example.height;
20 var L=4;
21 var t0=0;
22 var U0=300;
23 var C0=1;
24 var a=0.08;
25 var A=1000000;
26
27
28 var dt = 0.01;
29 var X_STEPS = 50;
30 var Y_STEPS = 50;
31 var x0=X_STEPS/2;
32 var y0=Y_STEPS/2;
33 var h=X_MAX/X_STEPS;
34 var T = new Array();
35 var C = new Array();
36 var G = new Array();
37 var fps = 60;
38 var MX = X_STEPS/X_MAX;
39 var MY = Y_STEPS/Y_MAX;
40 var С0=0.03;
41 var Cmax=0.97;
42 var flag1=0;
43
44 var flag3=0;
45
46 var timer;
47 var timer1;
48 var check=0;
49
50
51
52
53
54 Start();
55 drawC();
56 drawT();
57 flag1=1;
58 flag3=0;
59
60
61
62
63 function Start()
64 {
65 for(var i = 0; i < X_STEPS; i++) {
66 T[i] = new Array();
67 C[i] = new Array();
68 G[i] = new Array();
69 for(var j = 0; j < Y_STEPS; j++) {
70 T[i][j] = U0;
71 C[i][j] = С0;
72 G[i][j] = 0.0;
73 }
74 }
75 //это чтобы задать начальное распределение тепла от ичточника
76 for(var i = x0-L/2; i <x0+L/2; i++)
77 {
78 for(var j = y0-L/2; j <y0+L/2; j++)
79 {
80 T[i][j] = U0+100;
81 C[i][j] = Cmax;
82 }
83 }
84 }
85 //Пуск
86 button1.onclick = function()
87 {
88 if (flag1==1)
89 {
90 controlC();
91 controlT();
92 console.log('Старт');
93 flag3=2;
94 }
95 }
96
97 //пауза
98 button2.onclick = function()
99 {
100
101 if (flag3==2)
102 {
103 clearTimeout(timer);
104 clearTimeout(timer1);
105 console.log('Пауза');
106 flag1=1;
107 }
108 //console.log(check);
109 }
110 //стоп
111 button3.onclick = function()
112 {
113
114 if (flag3==2)
115 {
116 clearTimeout(timer);
117 clearTimeout(timer1);
118 Start();
119 drawC();
120 drawT();
121 console.log('Стоп');
122 flag1=1;
123 }
124
125 }
126
127
128 function TEMPERATURE()
129 {
130 for(var i = 1; i < X_STEPS - 1; i++)
131 {
132 for(var j = 1; j < Y_STEPS - 1; j++)
133 {
134 T[i][j]= T[i][j] + dt*( (a*a) *((T[i+1][j]-2*T[i][j]+T[i-1][j])/(h*h)+(T[i][j+1]-2*T[i][j]+T[i][j-1])/(h*h)));
135 C[i][j] = dt*(G[i][j]/A) + C[i][j] + (dt/A)*( ((T[i][j])**(1.5))*((1/(h*h))*(C[i+1][j] + C[i-1][j] + C[i][j-1] + C[i][j+1] - 4*C[i][j])) + (1.5*((T[i][j])**0.5)/(h*h))*((T[i+1][j] - T[i][j])*(C[i+1][j] - C[i][j]) + (T[i][j+1] - T[i][j])*(C[i][j+1] - C[i][j])));
136
137 }
138 }
139 for(var i = 0; i < X_STEPS; i++)
140 {
141 T[i][0] = U0;//T[i][1] + dt*(T[i][1] - U0);
142 T[i][Y_STEPS -1] =U0; //T[i][Y_STEPS - 2] + dt*(T[i][Y_STEPS - 2] - U0);
143 C[i][0] = С0;//C[i][1];
144 C[i][Y_STEPS-1] = С0;//C[i][Y_STEPS - 1];
145 }
146 for(var j = 0; j < Y_STEPS; j++)
147 {
148 T[0][j] = U0;//T[1][j] + dt*(T[1][j] - U0);
149 T[X_STEPS-1 ][j] = U0;//T[X_STEPS - 2][j] + dt*(T[X_STEPS - 2][j] - U0);
150 C[0][j] = С0;//C[1][j];
151 C[X_STEPS-1][j] = С0;//C[X_STEPS - 1][j];
152
153 }
154 //Это чтобы поддерживать температуру в источнике
155 for(var i = x0-L/2; i < x0+L/2; i++)
156 {
157 for(var j = y0-L/2; j < y0+L/2; j++)
158 {
159 T[i][j] = U0+100;
160 C[i][j] = Cmax;
161 }
162 }
163 dt += 1;
164 return T;
165 return C;
166 }
167
168 function drawT()
169 {
170 ctx.clearRect(0, 0, X_MAX, Y_MAX);
171 //Для температуры
172 for(var i=0; i<X_STEPS; i++)
173 {
174 for(var j=0; j<Y_STEPS; j++)
175 {
176
177 ctx.beginPath();
178 if(T[i][j] < 323.5) {
179 ctx.fillStyle = ("rgb(0, " + ("" + parseInt(20 + 10*(T[i][j] - U0))) + ", 255)");
180 }
181
182 else if((T[i][j] >= 323.5)&&(T[i][j] < 349)) {
183 ctx.fillStyle = ("rgb(0, 255, " + ("" + parseInt(490 - 10*(T[i][j] - U0))) + ")");
184 }
185
186 else if((T[i][j] >= 349)&&(T[i][j] < 374.5)) {
187 ctx.fillStyle = ("rgb(" + ("" + parseInt(10*(T[i][j] - U0) - 490)) + ", 255, 0)")
188 }
189
190 else if((T[i][j] >= 374.5)&&(T[i][j] <= 400)) {
191 ctx.fillStyle = ("rgb(255," + ("" + parseInt(1000 - 10*(T[i][j] - U0))) + ", 0)");
192 }
193 ctx.fillRect(i/MX, j/MY, (j+1)/MX,(i+1)/MY);
194 ctx.fill();
195 }
196
197 }
198 console.log('Температура')
199 ctx.fillStyle="black";
200 ctx.font = "italic 15pt Arial";
201 ctx. fillText('Температура',10,450);
202 ctx. fillText('Синий цвет: T[i][j]=300;',10,470);
203 ctx. fillText('Красный цвет: T[i][j]=400;',10,490);
204 }
205 function drawC()
206 {
207 ctx1.clearRect(0, 0, X_MAX, Y_MAX);
208 //для концентрации
209 for(var i=0; i<X_STEPS; i++)
210 {
211 for(var j=0; j<Y_STEPS; j++)
212 {
213
214 ctx1.beginPath();
215 if(C[i][j] < 0.22795) {
216 ctx1.fillStyle = ("rgb(0, " + ("" + parseInt(20 + (100000/97)*(C[i][j]))) + ", 255)");
217 }
218
219 else if((C[i][j] >= 0.22795)&&(C[i][j] < 0.4753)) {
220 ctx1.fillStyle = ("rgb(0, 255, " + ("" + parseInt(490 - (100000/97)*(C[i][j] ))) + ")");
221 }
222
223 else if((C[i][j] >= 0.4753)&&(C[i][j] < 0.72265)) {
224 ctx1.fillStyle = ("rgb(" + ("" + parseInt((100000/97)*(C[i][j] ) - 490)) + ", 255, 0)")
225 }
226
227 else if((C[i][j] >= 0.72265)&&(C[i][j] <= 0.97)) {
228 ctx1.fillStyle = ("rgb(255," + ("" + parseInt(1000 - (100000/97)*(C[i][j] ))) + ", 0)");
229 }
230 ctx1.fillRect(i/MX, j/MY, (j+1)/MX,(i+1)/MY);
231 ctx1.fill();
232
233 }
234
235 }
236
237 ctx1.fillStyle="black";
238 ctx1.font = "italic 15pt Arial";
239 ctx1. fillText('Концентрация',10,450);
240 ctx1. fillText('Синий цвет: C[i][j]=0.03;',10,470);
241 ctx1. fillText('Красный цвет: C[i][j]=0.97;',10,490);
242 }
243 //первый интервал - [Tmin; Tmin + 0.235*(Tmax - Tmin)] - от синего к голубому, rgb(0, 20 + 10*(T - Tmin), 255)
244 //второй интервал - [Tmin + 0.235*(Tmax - Tmin); Tmin + 0.49*(Tmax - Tmin)] - от голубого к зеленому, rgb(0, 255, 490 - 10*(T - Tmin))
245 //третий интервал - [Tmin + 0.49*(Tmax - Tmin); Tmin + 0.745*(Tmax - Tmin)] - от зеленого к желтому, rgb(10*(T - Tmin) - 490; 255; 0)
246 //четвертый интервал - [Tmin + 0.745(Tmax - Tmin); Tmax] - от желтого к красному; rgb(255, 1000 - 10*(T - Tmin); 0)
247 function controlC()
248 {
249 drawC();
250 TEMPERATURE();
251 timer = setTimeout(controlC, 1000/fps); //1000мс
252 if (check==4541)
253 {
254 clearTimeout(timer);
255 Start();
256 drawC();
257 drawT();
258 console.log('Дальше схема может разойтись');
259 flag1=0;
260 }
261 }
262 function controlT()
263 {
264 drawT();
265 TEMPERATURE();
266 timer1 = setTimeout(controlT, 1000/fps); //1000мс
267 if (check==4541)
268 {
269 clearTimeout(timer1);
270 Start();
271 drawC();
272 drawT();
273 console.log('Дальше схема может разойтись');
274 flag1=0;
275 }
276 }
277
278 }
Код программы на языке HTML:
1 <!DOCTYPE html>
2 <html>
3 <head>
4 <script src='animation.js'></script>
5 <link href="style.css" rel="stylesheet"/>
6 </head>
7
8 <body bgcolor='#FFFFFF'>
9 <table >
10 <tr>
11 <td> <canvas id='canvas_example' width=500 height=500 style='border: 1px solid black;'></canvas> </td>
12 <td> <canvas id='canvas_example1' width=500 height=500 style='border: 1px solid black;'></canvas> </td>
13 </tr>
14 </table>
15 <table >
16 <tr>
17 <td> <input type=button id=button1 value='Пуск'> </td>
18 <td> <input type=button id=button2 value='Пауза'> </td>
19 <td> <input type=button id=button3 value='Стоп'> </td>
20 </tr>
21 </table>
22
23
24
25 </body>
26 </html>
Код программы на языке CSS:
1 input
2 {
3 margin:2px;
4
5 width:100%;
6 height:100%;
7 background-color:gainsboro;
8 font-size:100%;
9 }
10
11 #button1, #button2, #button3, #button4
12 {
13 background-color:gainsboro;
14 width:100%;
15 height:100%;
16 }
17
18
19 body
20 {
21 background-color: snow;
22
23
24 }
