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南邮 数理方程1 定解问题方案研究.ppt

发布:2018-04-13约1.21千字共56页下载文档
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数 学 物 理 方 法B (数理方程);数理方程这门学科的由来:;;☆ 课程的内容;Refrences: 1.《数学物理方法》(第三版),梁昆淼 编 2.《矢量分析与场论》(第三版),谢树艺 3.《数学物理方程的MATLAB解法与可视化》 彭芳麟 4.《微分方程》 5.《高等数学》 ;1.1、概述;初始条件:为了求解物理量随时间的变化问题,还要考虑研究对象的特定历史,也就是早先某个所谓的初始状态,也即初始条件。;1.2、数学物理方程的导出;*;弦振动的相关模拟;弦振动的相关模拟;弦振动的相关模拟;建立方程: 取微元 MM’ ,研究在水平方向和 铅垂方向 MM’ 在不受外力的情况下 的运动情况。;故:;纵向:;带入原方程中得:;………一维波动方程;如果在振动过程中,弦上还另受到一个与弦的振动方向平行的外力,且假定在时刻t弦上x点处的外力密度为F(x,t),; 波动方程 一维形式 二维形式 三维形式 ;问题2:传输线方程;;另外,由基尔霍夫第一定律,流入节点的电流应等于流出该节点的电流,即;从这个方程组消去v (或i), 即可得到i (或v)所满足的方程。;在高频传输的情况下,电导与电阻所产生的效应可以忽略不计,也就是说可令 G=R=0 , 此时方程(3 )与(4)可简化为:;问题3:电磁波波动方程;——磁场的三维波动方程;二、输运方程;从时刻t1到t2通过S流入V的热量为 ;温度发生变化需要的热量为:; ;三、恒定场方程; 三类基本方程在直角坐标系中的表示 一、 波动方程 ;1.3、定解条件; 不同类型的方程,相应初值条件的个数不同。 初始条件给出的应是整个系统的初始状态,而非 系统中个别点的初始状态。 恒定场方程(拉普拉斯方程)没有初始条件 ;例: 一根长为 ,两端固定的弦,用手把中点拉开,然后任其振动,如图所示。此时初始条件就是放手的那个瞬间弦的位移和速度。;2、边界条件;(3) 恒定表面浓度扩散问题:硅片边界就是其表面 ;纵振动的杆问题:杆的某个端点 受有沿端点外法线方向的外力 ;第三类边界条件:规定了所研究的物理量及其外法向导数的线性组合在边界上 的数值。;(2) 弦的振动(端点弹性连结); 初始条件和边界条件统称为定解条件。把某个偏微分方程和相应的定解条件结合在一起,就构成了一个定解问题。;3、定解问题=泛定方程+定解条件;例1:试给出一个由下列定解问题描述的物理模型:;例2、设一圆膜边界固定,周围介质阻力可忽略不 计,且该膜初始偏移与速度均为径向对称分布,试给 出描述由此初始状态引起的膜的微小振动的定解问题。;(a) ;例4、试给出一个由下列定解问题描述的物理模型:;*;1.4、数学物理方程的分类 ;*;; ; ; ; ;Thanks for your attention!
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