热传导方程

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热传导方程

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热传导方程式的介绍

热传导方程式(或称热方程)是一个重要的偏微分方程,它描述一个区域内的温度如何随时间变化。热传导在三维的等方向均匀介质里的传播可用方程式表达,其中u =u(t, x, y, z) 表温度,它是时间变量 t 与 空间变量 (x,y,z) 的函数。 /是空间中一点的温度对时间的变化率。 uxx, uyy 与 uzz 温度对三个空间坐标轴的二次导数。k决定于材料的热传导率、密度与热容。如果考虑的介质不是整个空间,则为了得到方程唯一解,必须指定 u 的边界条件。如果介质是整个空间,为了得到唯一性,必须假定解的增长速度有个指数型的上界,此假定吻合实验结果。

怎么解热传导的偏微分方程

matlab如何用ode45解热传导方程

ode45 的ode是常微分方程的意思,也就是只有一个自变量

你的方程有dt 有dx,两个自变量 这个是偏微分方程 用ode是解决不了的,参考一下pdetool

热传导方程式的求解技巧

上面采用的方法可以推广到许多不同方程。想法是:在适当的函数空间上,算子 可以用它的特征向量表示。这就自然地导向线性自伴算子的谱理论。考虑线性算子Δu=ux x,以下函数序列(n≥ 1)是 Δ 的特征向量。诚然:此外,任何满足边界条件f(0)=f(L)=0 的 Δ 的特征向量都是某个en。令 L(0,L) 表 [0,L] 上全体平方可积函数的向量空间。这些函数en构成 L(0,L) 的一组正交基底。更明白地说:最后,序列 {en}n∈N张出 L(0,L) 的一个稠密的线性子空间。这就表明我们实际上已将算子 Δ对角化。

热传导方程式的扩散方程

在粒子扩散的模性中,我们考虑的方程涉及在大量粒子集体扩散的情况:粒子的体积浓度,记作c。 或者在单一粒子的情况:单一粒子对位置的机率密度函数,记作P。 不同情况下的方程式:或者c与P都是位置与时间的函数。D是扩散系数,它控制扩散速度,通常以米/秒为单位。如果扩散系数D依赖于浓度c(或第二种情况下的机率密度P),则我们得到非线性扩散方程。单一粒子在粒子扩散方程下的随机轨迹是个布朗运动。如果一个粒子在时间t= 0 时置于 ,则相应的机率密度函数具有以下形式:它与机率密度函数的各分量Rx,RyandRz的关系是:随机变量Rx,Ry,Rz服从平均数为 0、变异数为 的正态分布。在三维的情形,随机向量 服从平均数为 、变异数为 的正态分布。在t=0时,上述 的表示式带有奇点。对应于粒子处在原点之初始条件,其机率密度函数是在原点的狄拉克δ函数,记为 (三维的推广是 );扩散方程对此初始值的解也称作格林函数。 格林函数是扩散方程在粒子位置已知时的解(数学家称之为扩散方程的基本解)。当粒子初始位置在原点 时,相应的格林函数记作 (t>0);根据扩散方程对平移的对称性,对一般的已知初始位置,相应的格林函数是 。对于一般的初始条件,扩散方程的解可以透过积分分解为一族格林函数的叠加。举例来说,设t=0时有一大群粒子,根据浓度分布的初始值 分布于空间中。扩散方程的解将告诉我们浓度分布如何随时间演化。跟任何(广义)函数一样,浓度分布的初始值可以透过积分表为狄拉克δ函数的叠加:扩散方程是线性的,因此在之后的任一时刻t,浓度分布变为:在粒子扩散的情形,我们可以将狄拉克δ函数对应的初始条件理解为粒子落在一个已知位置。一般而言,任何扩散过程的解都有这种表法,包括热传导或动量的扩散;后者关系到流体的黏性现象。一维格林函数解列表以下以简写 BC 代表边界条件,IC 代表初始条件。



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