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问题描述

如何求解空间导数阶数大于 2 的偏微分方程?例如方程

函数为

解决方法

您可以引入 u 的二阶导数的名称,如

.

此时方程可以写为

.

现在,您可以使用 COMSOL Multiphysics 对变量uPQ求解以下等效偏微分方程组:



该方程组也可以通过以下方程写成变量uPQ的一般形式偏微分方程:

Px, Py + Qyf

ux,0P

0,uyQ

对于边界条件,请考虑以下示例:

  1. 在边界上给出uuxxuyy。这可以通过对uPQ使用狄利克雷条件来实现。

  2. 在边界上给出u及其法向导数du/dn。这意味着还可以计算u在切线方向的导数。因此,在边界上已知uxuy的表达式。这些边界条件可以通过对u使用狄利克雷条件以及对PQ使用诺伊曼条件来实现:

u,
,
,

其中

-nx

-ny.

这里提供的示例模型基于f= 1 和以下边界条件求解此方程组:
边界 1 和 2:u = 0, uxx= uyy= 0
边界 3:u = x, uxx= 0, uyy= -x
边界 4:u =sin(y),ux=sin(y),uy=cos(y)

通过引入u的特定导数的名称,我们可以用类似的方式来处理其他高于二阶的方程。使用尽可能高阶的拉格朗日单元,可以使u的高阶导数尽可能平滑。

相关文件

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