求解定解問題,定解問題及疊加原理

2021-03-03 21:04:25 字數 1449 閱讀 5089

1樓:潛水員編號

^齊次化邊界條件抄,設襲u=v+w

v=-a(x/l-1)t

則w需要滿足

w_t-a^bai2 w_xx=-a+ax/l

w(x,0)=0

w(0,t)=0, w(l,t)=0

x的本徵方程為du

u_n=sin(nπx/l) (n≥1)

u_0=px+q=0 (不滿zhi足邊界條件)

用此將a-ax/ldao

x=integrate[x*sin(nπx/l),]*sin(nπx/l)

=(l^2 (-1)^n / nπ) sin(nπx/l)

w=sum[t_n(t)x_n(x),n]滿足

t'n+(anπ/l)^2 tn=(-1)^n al/ nπ (n≥1)

以及初條件

sum[t_n(0) sin(nπx/l), n≥1]=0

解得tn=-(exp(-(anπ/l)^2 t)-1)*((-1)^n a/((nπ/l)^3 a^2)) (n≥1)

overall

u=w+v

=a(1-x/l)t-(-1)^n (a/((nπ/l)^3 a^2)) sin(nπx/l)(exp(-(anπ/l)^2 t)-1)

我沒用草稿紙直接在網上寫的......可能有小錯,但是思路是這樣的。歡迎討論。

定解問題及疊加原理

2樓:中地數媒

根據數學物理方程的理論(谷超豪等,2002),控制方程、邊界條件和初始條件構成地下水流的定解問題或數學模型。其中邊界條件和初始條件被合稱為控制方程的定解條件。如果水頭不隨時間變化,則初始條件是不必要的,這樣的定解問題為穩定流數學模型;否則為非穩定流數學模型,定解條件中必須有初始條件。

如果定解問題有解、且只有一個解、又是穩定的,則該定解問題是適定的,否則是不適定的。地下水流的數學模型必須滿足適定性才能求解。

如果地下水流控制方程採用線性偏微分方程,如承壓含水層水流方程(1.26),則這種方程滿足二階線性偏微分方程的疊加原理(見附錄1)。設hi是方程

地下水運動方程

的解,而hj是方程

地下水運動方程

的解。令

地下水運動方程

其中ai,aj為常數。則h(x,y,t)必然是以下方程地下水運動方程

的解。特別的,如果h0是以下齊次方程

地下水運動方程

的解,則

地下水運動方程

也是方程(1.39)的解。

這種疊加原理意味著:如果源匯項可以分解為各項的線性組合,即地下水運動方程

則水頭的結果也可以表示為各個解的線性組合:

地下水運動方程

其中每個hi(x,y,t)都滿足形如式(1.36)的方程。

但是,當疊加原理用於定解問題時,定解條件也必須具有同樣的可疊加性。如果定解條件和控制方程同時是非齊次的,使用疊加原理往往比較困難。

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