The design of numerical tools to model the behavior of building materials is a challenging task. The crucial point is to save computational cost and maintain high accuracy of predictions. There are two main limitations on the time scale choice, which put an obstacle to solve the above issues. First one is the numerical restriction. A number of research is dedicated to overcome this limitation and it is shown that it can be relaxed with innovative numerical schemes. The second one is the physical restriction. It is imposed by properties of a material, phenomena itself and corresponding boundary conditions. This work is focused on the study of a methodology that enables to overcome the physical restriction on the time grid. So-called Average Reduced Model (ARM) is suggested. It is based on smoothing the time-dependent boundary conditions. Besides, the approximate solution is decomposed into average and fluctuating components. The primer is obtained by integrating the equations over time, whereas the latter is an user-defined empirical model. The methodology is investigated for both heat diffusion and coupled heat and mass transfer. It is demonstrated that the signal core of the boundary conditions is preserved and the physical restriction can be relaxed. The model proved to be reliable, accurate and efficient also in comparison with the experimental data of two years. The implementation of the scarce time-step of $1 \, \sf{h}$ is justified. It is shown, that by maintaining the tolerable error it is possible to cut computational effort up to almost four times in comparison with the complete model with the same time grid.
翻译:建材行为模型的数字工具设计是一项艰巨的任务。 关键是要节省计算成本, 并保持预测的高度准确性。 时间尺度选择有两个主要限制, 这给解决上述问题设置了障碍。 第一个是数字限制。 一些研究致力于克服这一限制, 并显示它可以通过创新的数值方法得到放松。 第二个是物理限制。 它由材料、 现象本身和相应的边界条件的特性所强制实施。 这项工作的重点是研究一种能够克服时间网物理限制的方法。 提出了所谓的“ 平均降低模式( ARM) ” 。 它基于时间框架选择的两种主要限制, 从而阻碍了解决上述问题。 首先是数字限制。 一些研究是专门用来克服这一限制的。 一些研究是专门用来克服这一限制的, 并且表明它可以通过时间模型来保存边界条件的信号核心, 并且可以放松对时间网格的物理限制 。 它以时间轴平整为基础, 大约是时间轴平整, 并且通过两个时间轴比 。 这个模型被证明是可靠的, 精确和高效的比 。 在两个时间轴上, 实验中, 它被显示为执行时间轴 。 。 和 的比 。 。 被显示的是, 10 次 的 和 。 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被 被