理论教育 土建类偏微分方程数值解法:边界条件与定解问题

土建类偏微分方程数值解法:边界条件与定解问题

时间:2023-10-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常把微分方称为泛定方程,而把能完全确定物理现象规律的附加条件,称为定解条件。定解条件一般包括初始条件和边界条件,分别表明物理现象的初始状态和在边界上的约束情况。由泛定方程与定解条件所构成的数学问题,称为定解问题。

土建类偏微分方程数值解法:边界条件与定解问题

微分方程描述的是物理现象的一般规律,故只由一个偏微分方程一般不能完全确定具体物理现象的规律,为此,需给出适当的附加条件。通常把微分方称为泛定方程,而把能完全确定物理现象规律的附加条件,称为定解条件。定解条件一般包括初始条件和边界条件,分别表明物理现象的初始状态和在边界上的约束情况。由泛定方程与定解条件所构成的数学问题,称为定解问题。根据定解条件的不同,定解问题分为三种类型:只有初始条件而没有边界条件的定解问题称为初值问题;只有边界条件而没有初始条件的定解问题称为边值问题;既有边界条件,又有初始条件的定解问题称为混合问题。与定解问题相对应,边界条件也主要分为三类。

第一类边界条件,直接给出未知函数u在边界上各点的函数值。设边界为Γ,边界点记作M,则

u|Γ=fMt)(MΓ

第二类边界条件,给出未知函数u在边界各点函数的外法向微商值,即(www.daowen.com)

第三类边界条件,给出未知函数u在边界上各点的函数值与外法向微商值间的线性关系,即

求解任何一个定解问题都必须考虑该定解问题的解是否存在、解是否唯一、解是否稳定。如果定解问题的解存在、唯一且稳定,则称该定解问题是适定的。通常,由实际问题归结出的定解问题在数学上都是适定的,对此,本章后续内容将对此作进一步讨论。

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