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1.4.1 系数型偏微分方程

系数型偏微分方程应用模式,用户可以通过指定如下基本二阶偏微分方程中的各项系数来描述自己的偏微分方程

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其中,系数 c 可根据需要定义成标量(各向同性)或张量形式(各向异性)。我们也可以试着用图示的方法从物理学上来解释这个方程。

让我们来看一个简单的泊松方程,假定在一个单位圆内,变量 u 满足下式,

域内:-∇·∇ u=δ

边界: u= 0

其中 δ 是克罗内克(Kronecker)算子,当位于圆心时值为1,其余位置值为0,用来描述在圆中心的一个点源。我们可以将这个案例看做一个具有点源的扩散问题。

在COMSOL Multiphysics中有多种方法可以求解这个方程,我们现在考虑使用系数型偏微分方程应用模式来求解。首先是选择一个应用模式,绘制一个单位圆,然后进行如图1.4所示的方程系数设定。

如图1.4所示,只需要设定 c f 值为1, da 的值为0,就可以描述这个典型的泊松方程。图1.5则表示边界条件,只需选择边界序号,然后指定 u 值为0即可。

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图1.4 自定义PDE设定窗口

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图1.5 自定义边界条件设定窗口

接下来就是进行适当的网格剖分后求解,最终可以得到如图1.6所示的结果,其中为了便于分析,通过高度图的方式显示出三维的效果。

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图1.6 点源泊松方程计算结果

大家可以试一试,将自己的偏微分方程,依此类推,通过将系数填入对应的系数编辑框的做法,实现自定义偏微分方程模式的建模。 DS+T6Byj2QHjKLxVID1aBXbrBBdjaeXGCNK3EDD2C/TFZ5PIt7VCvWY1ghRgMAGQ

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