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抛物型偏微分方程求通解 抛物型偏微分方程的介绍

2020-10-15知识11

抛物型偏微分方程的解的正则 (光滑性)若?呏0,则由初值问题解的表达式可看出,若u0(x,y,z)有界连续,则初值问题(1)、(2)的解u(x,y,z,t)当t>;0时都是无穷次连续可微的,而且关于空间变量x,y,z是解析的,关于时间变量t属于谢弗莱二类函数,即在|x|<;ρ内满足 当?扝0时,热传导方程解的可微性质与?的性质有关,例如为了得到热传导方程的古典解,除了需要假定?(x,y,z,t)连续以外,还要求对x,y,z或对t是赫尔德连续的。解的渐近性 如果边界上的温度以及热源密度与时间无关(),则热传导过程将趋于稳定状态,也就是当t→时,不管什么初始条件,物体内部温度总趋于同一个极限(稳定态的温度分布u(x,y,z)),它是椭圆边值问的解。解的半群性质 热传导是一个单向的不可逆过程,热总是由高温流向低温。如果边界温度为零,S(t)表示由初始时刻的温度场映到t时刻的温度场的线性解算子,由于热传导的不可逆性质,因此算子具有半群性质:①S(0)=I(I为恒同算子);②S(t+τ)=S(t)S(τ)t,τ≥0;由泛函分析中的希尔-吉田定理,存在一个相应的无穷小生成子A,S(t)=e-tA,使得具有齐次边条件的第一边值问题(1)、(2)、(3)的解具有明显的表达式,式中。

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抛物型偏微分方程的定解问题 为了确定一个具体的热传导过程,除了列出方程(1)以外,还必须知道物体Ω的初始温度(初始条件)和在它的边界嬠Ω上所受到的外界的影响(边界条件)。初始条件:边界条件,最通常的形式有三类。第一边界条件(或称狄利克雷条件):即表面温度为已知函数。第二边界条件(或称诺伊曼条件):式中n是Ω的外法向,即通过表面的热量已知。第三边界条件(或称罗宾条件):式中α≥0;即物体表面给定热交换条件。除了以上三类边界条件外还可以在边界嬠Ω上给定其他形式的边界条件,如斜微商条件、混合边界条件等。方程(1)连同初始条件(2)以及边界条件(3)、(4)、(5)中的任意一个一起构成了一个定解问题,根据边界条件的不同形式,分别称为第一、二、三边值问题,统称为热传导方程的初边值问题或混合问题。若Ω呏R3,则由方程(1)和初始条件(2)构成的定解问题称为热传导方程的初值问题或柯西问题。

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求解抛物线型偏微分方程matlab程序 MATLAB提供两种解决PDE问题:pdepe()函数求2113解般5261PDEs据用较通用性支持命令4102行形式调用二PDE工具箱求解特殊PDE问题1653PDEtool较局限性比能求解二阶PDE问题并且能解决偏微程组提供GUI界面繁杂编程解脱同通File->;Save As直接M代码MATLAB语言提供pdepe()函数直接求解般偏微程(组)调用格式sol=pdepe(m,@pdefun,@pdeic,@pdebc,x,t)【输入参数】pdefun:PDE问题描述函数必须换面标准形式PDE编写面入口函数[c,f,s]=pdefun(x,t,u,du)m,x,t应于(式1)相关参数duu阶导数由给定输入变量即表示c,f,s三函数pdebc:PDE边界条件描述函数必须先化面形式于边值条件编写面函数描述[pa,qa,pb,qb]=pdebc(x,t,u,du)其a表示边界b表示边界pdeic:PDE初值条件必须化面形式股我使用面简单函数描述u0=pdeic(x)m,x,t:应于(式1)相关参数【输参数】sol:三维数组sol(:,:,i)表示ui解换句说uk应x(i)t(j)解sol(i,j,k)通sol我使用pdeval()直接计算某点函数值

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求解二维抛物线型偏微分方程matlab程序 function[u,x,y,t]=TDE(A,D,T,ixy0,bxyt,Mx,My,N)解方程 u_t=c(u_xx+u_yy)for D(1)(2),D(3)(4),0初值:u(x,y,0)=ixy0(x,y)边界条件:u(x,y,t)=bxyt(x,y,t)for(x,y)cBMx/My:x轴和y轴的等分段数N:t 轴的等分段数dx=(D(2)-D(1))/Mx;x=D(1)+[0:Mx]*dx;dy=(D(4)-D(3))/My;y=D(3)+[0:My]'*dy;dt=T/N;t=[0:N]*dt;初始化ufor i=1:Mx+1for j=1:My+1u(i,j)=ixy0(x(i),y(j));endendrx=A*dt/(dx*dx);rx1=1+2*rx;rx2=1-2*rx;ry=A*dt/(dy*dy);ry1=1+2*ry;ry2=1-2*ry;for i=1:Mx-1%(11.2.21a)P(i,i)=ry1;if i>;1P(i-1,i)=-ry;P(i,i-1)=-ry;endendfor j=1:My-1%(11.2.21b)Q(j,j)=rx1;if j>;1Q(j-1,j)=-rx;Q(j,j-1)=-rx;endendfor k=1:Nu_1=u;t=k*dt;for i=1:Mx+1%边界条件u(i,1)=feval(bxyt,x(i),y(1),t);u(i,My+1)=feval(bxyt,x(i),y(My+1),t);endfor j=1:My+1u(1,j)=feval(bxyt,x(1),y(j),t);u(Mx+1,j)=feval(bxyt,x(Mx+1),y(j),t);endif mod(k,2)=0for i=2:Mxj=2:My;bx=[ry*u(i,1)zeros(1,Mx-3)ry*u(i,My+1)]+rx*(u_1(i-1,j)+u_1(i+1,j))+rx2*u_1(i,j);u(i,j)=linsolve(P,bx');(11.2.21a)endelsefor j=2:Myi=2:Mx;by=[rx*u(1,j);zeros(My-3,1);rx*u。

抛物型偏微分方程数值解怎么给出第三类边界条件

#matlab#偏微分方程#热传导#边界条件

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