Colebrook tiene aproximaciones explícitas de fricción en el flujo basadas en ciclos iterativos de punto fijo y regresión simbólica
Autores: Brki, Dejan; Praks, Pavel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Colebrook tiene aproximaciones explícitas de fricción en el flujo basadas en ciclos iterativos de punto fijo y regresión simbólica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Logarítmico
Ecuación de Colebrook
Aproximaciones baratas
Regresión simbólica
Análisis de errores
Cuasi-Monte Carlo.
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
La ecuación de fricción de flujo de Colebrook logarítmica se da implícitamente con respecto a un factor de fricción de flujo desconocido. Tradicionalmente, una aproximación explícita de la ecuación de Colebrook requiere la evaluación de funciones trascendentales computacionalmente exigentes, como funciones logarítmicas, exponenciales, de potencia no entera, Lambert W y Wright Ohm. Por el contrario, aquí presentamos varias aproximaciones explícitas computacionalmente baratas de la ecuación de Colebrook que requieren solo una función logarítmica en la etapa inicial, mientras que para las iteraciones restantes se utiliza en su lugar el aproximante de Padé de primer orden barato. Además, se utilizó regresión simbólica para el desarrollo de un nuevo punto de partida, que reduce significativamente el error de las iteraciones internas en comparación con el punto de partida de valor fijo. A pesar de que el punto de partida utiliza una función racional simple, reduce el error relativo de la aproximación con un ciclo interno de 1.81% a 0.156% (es decir, por un factor de 11.6), mientras que el error relativo de la aproximación con dos ciclos internos se reduce de 0.317% a 0.0259% (es decir, por un factor de 12.24). Este análisis de error utiliza una muestra con 2 millones de puntos cuasi-Monte Carlo y la secuencia de Sobol.
Descripción
La ecuación de fricción de flujo de Colebrook logarítmica se da implícitamente con respecto a un factor de fricción de flujo desconocido. Tradicionalmente, una aproximación explícita de la ecuación de Colebrook requiere la evaluación de funciones trascendentales computacionalmente exigentes, como funciones logarítmicas, exponenciales, de potencia no entera, Lambert W y Wright Ohm. Por el contrario, aquí presentamos varias aproximaciones explícitas computacionalmente baratas de la ecuación de Colebrook que requieren solo una función logarítmica en la etapa inicial, mientras que para las iteraciones restantes se utiliza en su lugar el aproximante de Padé de primer orden barato. Además, se utilizó regresión simbólica para el desarrollo de un nuevo punto de partida, que reduce significativamente el error de las iteraciones internas en comparación con el punto de partida de valor fijo. A pesar de que el punto de partida utiliza una función racional simple, reduce el error relativo de la aproximación con un ciclo interno de 1.81% a 0.156% (es decir, por un factor de 11.6), mientras que el error relativo de la aproximación con dos ciclos internos se reduce de 0.317% a 0.0259% (es decir, por un factor de 12.24). Este análisis de error utiliza una muestra con 2 millones de puntos cuasi-Monte Carlo y la secuencia de Sobol.