CFD Navier-Stokes Equation in Julia

so below is the code snippet i have for Julia:

using Printf
using Plots
gr()

# Parameters definition
Ny = 21                   # Number of points in y-direction
Aspect_ratio = 10         # Ratio of channel length to width
Re = 100                  # Reynolds number
dt = 0.008                # Time step
N_steps = 2000            # Total number of time steps
Plot_freq = 20            # Plot save frequency

Poisson_max_iter = 1000   # Total number of pressure-poisson iterations
tol = 1e-4                # Tolerance for pressure-poisson

# Function to compute an error in L2 norm
function l2_err(u1, u2)
    return sqrt(sum((u1 .- u2).^2))
end

# Generating the 2D grid
function ndgrid(x_range, y_range)
    Nx = length(x_range)
    Ny = length(y_range)
    coordinates_x = zeros(Nx, Ny)
    coordinates_y = zeros(Nx, Ny)
    for i in 1:Nx
        for j in 1:Ny
            coordinates_x[i, j] = x_range[i]
            coordinates_y[i, j] = y_range[j]
        end
    end
    return coordinates_x, coordinates_y
end

# Pressure-Poisson using the Jacobi method
function jacobi_method(p0, b, dx, dy, tolerance, max_it)
    pnew = copy(p0)
    it = 0
    err = 1.0

    while err > tolerance && it < max_it
        p = copy(pnew)

        # Calculate p_new for interior points
        pnew[2:end-1, 2:end-1] = 0.25 * (
            p[3:end, 2:end-1] + p[1:end-2, 2:end-1] + p[2:end-1, 3:end] + p[2:end-1, 1:end-2] -
            dx^2 * b[2:end-1, 2:end-1]
        )

        # Apply boundary conditions
        pnew[1, 2:end-1] .= pnew[2, 2:end-1]
        pnew[end, 2:end-1] .= -pnew[end-1, 2:end-1]
        pnew[:, 1] .= pnew[:, 2]
        pnew[:, end] .= pnew[:, end-1]

        err = l2_err(pnew, p)
        it += 1
    end

    return pnew
end

# Computing diffusion, convection, and pressure gradient terms
function compute_diffusion(u, v, dx, dy, Re)
    diffusion_x = (u[3:end, 2:end-1] - 2u[2:end-1, 2:end-1] + u[1:end-2, 2:end-1]) / dx^2 +
                  (u[2:end-1, 3:end] - 2u[2:end-1, 2:end-1] + u[2:end-1, 1:end-2]) / dy^2
    diffusion_y = (v[3:end, 2:end-1] - 2v[2:end-1, 2:end-1] + v[1:end-2, 2:end-1]) / dx^2 +
                  (v[2:end-1, 3:end] - 2v[2:end-1, 2:end-1] + v[2:end-1, 1:end-2]) / dy^2
    return diffusion_x / Re, diffusion_y / Re
end

function compute_convection(u, v, dx, dy)
    convection_x = u[2:end-1, 2:end-1] .* (u[3:end, 2:end-1] - u[1:end-2, 2:end-1]) / (2dx) +
                   v[2:end-1, 2:end-1] .* (u[2:end-1, 3:end] - u[2:end-1, 1:end-2]) / (2dy)
    convection_y = u[2:end-1, 2:end-1] .* (v[3:end, 2:end-1] - v[1:end-2, 2:end-1]) / (2dx) +
                   v[2:end-1, 2:end-1] .* (v[2:end-1, 3:end] - v[2:end-1, 1:end-2]) / (2dy)
    return convection_x, convection_y
end

function compute_pressure_gradient(pressure, dx, dy)
    pressure_gradient_x = (pressure[3:end, 2:end-1] - pressure[1:end-2, 2:end-1]) / (2dx)
    pressure_gradient_y = (pressure[2:end-1, 3:end] - pressure[2:end-1, 1:end-2]) / (2dy)
    return pressure_gradient_x, pressure_gradient_y
end

# Incompressible Navier Stokes Function
function main()

    # Make an equidistant grid of dx=dy=0.1
    cell_length = 2.0 / (Ny - 1)
    Nx = (Ny - 1) * Aspect_ratio + 1

    # Create grid
    x_range = range(0.0, stop=2.0 * Aspect_ratio, length=Nx)
    y_range = range(-1.0, stop=1.0, length=Ny)

    # Generate a 2D grid
    coordinates_x, coordinates_y = ndgrid(x_range, y_range)

    # Initial conditions
    u_prev = ones(Nx, Ny + 1)  # u^*(t^* = 0) = 1
    u_prev[:, 1] .= -u_prev[:, 2]  # No-slip boundary at bottom wall
    u_prev[:, end] .= -u_prev[:, end-1]  # No-slip boundary at top wall

    v_prev = zeros(Nx + 1, Ny)  # v^*(t^* = 0) = 0

    pressure_prev = zeros(Nx + 1, Ny + 1)  # p^*(t^* = 0) = 0

    # Pre-Allocate some arrays
    u_int = zeros(size(u_prev))
    u_next = zeros(size(u_prev))

    v_int = zeros(size(v_prev))
    v_next = zeros(size(v_prev))

    # Initialize empty array to store frames
    frames = []

    for iter in 1:N_steps
        # Compute the diffusion, convection and pressure gradient terms
        diffusion_x, diffusion_y = compute_diffusion(u_prev, v_prev, cell_length, cell_length, Re)
        convection_x, convection_y = compute_convection(u_prev, v_prev, cell_length, cell_length)
        pressure_gradient_x, pressure_gradient_y = compute_pressure_gradient(pressure_prev, cell_length, cell_length)

        # Update intermediate velocities
        u_int[2:end-1, 2:end-1] = u_prev[2:end-1, 2:end-1] + dt * (
            diffusion_x - convection_x - pressure_gradient_x
        )

        v_int[2:end-1, 2:end-1] = v_prev[2:end-1, 2:end-1] + dt * (
            diffusion_y - convection_y - pressure_gradient_y
        )

        # Apply BC on u
        u_int[:, 1] .= -u_int[:, 2]
        u_int[:, end] .= -u_int[:, end-1]
        u_int[1, :] .= 1.0
        u_int[end, :] .= u_int[end-1, :]

        # Apply BC on v
        v_int[:, 1] .= -v_int[:, 2]
        v_int[:, end] .= -v_int[:, end-1]
        v_int[1, :] .= 0.0
        v_int[end, :] .= 0.0

        # Compute the divergence as it will be the rhs of the Pressure-Poisson
        divergence = (u_int[2:end-1, 2:end-1] - u_int[1:end-2, 2:end-1]) / cell_length +
                     (v_int[2:end-1, 2:end-1] - v_int[2:end-1, 1:end-2]) / cell_length
        pressure_poisson_rhs = divergence / dt

        # Solve the pressure correction poisson problem
        pressure_correction_prev = zeros(size(pressure_prev))
        pressure_correction_next = jacobi_method(pressure_correction_prev, pressure_poisson_rhs,
                                                 cell_length, cell_length, tol, Poisson_max_iter)
        
        # Update the pressure
        pressure_next = pressure_prev + pressure_correction_next

        # Correct the velocities to be incompressible
        pressure_correction_gradient_x, pressure_correction_gradient_y = compute_pressure_gradient(pressure_correction_next, cell_length, cell_length)
        u_next[2:end-1, 2:end-1] .= u_int[2:end-1, 2:end-1] - dt * pressure_correction_gradient_x
        v_next[2:end-1, 2:end-1] .= v_int[2:end-1, 2:end-1] - dt * pressure_correction_gradient_y

        # Enforce mass conservation
        u_next[1, 2:end-1] .= 1.0
        inflow_mass_rate_next = sum(u_next[1, 2:end-1])
        outflow_mass_rate_next = sum(u_next[end-1, 2:end-1])
        u_next[end, 2:end-1] .= u_next[end-1, 2:end-1] * inflow_mass_rate_next / outflow_mass_rate_next

        # Again apply BC 
        u_next[:, 1] .= -u_next[:, 2]
        u_next[:, end] .= -u_next[:, end-1]

        v_next[1, 2:end-1] .= 0.0
        v_next[end, 2:end-1] .= 0.0
        v_next[:, 1] .= -v_next[:, 2]
        v_next[:, end] .= -v_next[:, end-1]

        # Compute error between u_prev and u_next
        err_u = l2_err(u_prev, u_next)
        println("Iteration $iter, Error in u: $err_u")

        if err_u < 1e-8
            println("Converged at iteration $iter")
            break
        end

        # Advance in time
        u_prev .= u_next
        v_prev .= v_next
        pressure_prev .= pressure_next

        # Visualization
        if iter % Plot_freq == 0
            u_centered = (u_next[:, 2:end] + u_next[:, 1:end-1]) / 2

            # Velocity plot
            p1 = plot(coordinates_x, coordinates_y, u_centered, st=:surface, title="Velocity Field", xlabel="x", ylabel="y")

            # Pressure plot
            p2 = plot(coordinates_x, coordinates_y, pressure_next, st=:surface, title="Pressure Field", xlabel="x", ylabel="y")

            # Combine both plots
            p = plot(p1, p2, layout = @layout [a; b])

            # Push the current frame to the frames array
            push!(frames, deepcopy(p))
        end
    end

    # Create the animation from the stored frames
    anim = @animate for frame in frames
        plot(frame)
    end

    return anim
end

# Initialize and run the solver
animation = main()

but it always returns the error

{
    "name": "DimensionMismatch",
    "message": "DimensionMismatch: arrays could not be broadcast to a common size; got a dimension with lengths 200 and 199",
    "stack": "DimensionMismatch: arrays could not be broadcast to a common size; got a dimension with lengths 200 and 199

Stacktrace:
 [1] _bcs1
   @ ./broadcast.jl:555 [inlined]
 [2] _bcs
   @ ./broadcast.jl:549 [inlined]
 [3] broadcast_shape
   @ ./broadcast.jl:543 [inlined]
 [4] combine_axes
   @ ./broadcast.jl:524 [inlined]
 [5] instantiate
   @ ./broadcast.jl:306 [inlined]
 [6] materialize
   @ ./broadcast.jl:903 [inlined]
 [7] compute_convection(u::Matrix{Float64}, v::Matrix{Float64}, dx::Float64, dy::Float64)
   @ Main ~/Documents/filepath.ipynb:74
 [8] main()
   @ Main ~/Documents/filepath.ipynb:123
 [9] top-level scope
   @ ~/Documents/filepath.ipynb:221"
}

i’ve tried to ask my peers about this problem but either they don’t have it or are just as clueless as i am

i’m looking forward to suggestions 😀

i just expect the code to function without any warnings/errors, at least for now

New contributor

CFDn00b is a new contributor to this site. Take care in asking for clarification, commenting, and answering.
Check out our Code of Conduct.

The error message says that either in your computation of convection_x or convection_y (whichever one is on the correct line), you are trying to do element-wise operations on arrays of different lengths. This is caused by the fact that uprev has size of Nx by Ny + 1, while vprev has size Nx + 1 by Ny. To fix this, you need to figure out what size everything actually needs to be for the math to line up.

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật