幾類非線性偏微分方程對(duì)稱和守恒律研究
發(fā)布時(shí)間:2020-03-25 17:09
【摘要】:近幾十年,非線性模型已經(jīng)貫穿到了多個(gè)領(lǐng)域,比如物理中的流體力學(xué)、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的期權(quán)定價(jià)、力學(xué)中的神經(jīng)傳導(dǎo)等等,這些非線性模型都可以用一個(gè)或幾個(gè)非線性微分方程來(lái)刻畫(huà)描述。所以非線性微分方程的求解問(wèn)題引起了各個(gè)領(lǐng)域中學(xué)者們的廣泛關(guān)注。本文利用對(duì)稱、守恒律理論、冪級(jí)數(shù)法和相容的Riccati展開(kāi)法得到了兩類非線性偏微分方程的精確解或解析解。第一章介紹了微分方程中的李群理論、守恒律以及發(fā)展背景和當(dāng)前的研究進(jìn)展。第二章,首先分類研究了廣義泡沫排液方程所容許的對(duì)稱群和一維子代數(shù)優(yōu)化系統(tǒng),然后利用子代數(shù)將其約化為常微分方程,還得到不同情況下方程的精確解和解析解。其次,利用乘子方法構(gòu)造出了廣義泡沫排液方程的守恒律;最后,利用相容的Riccati展開(kāi)法得到了泡沫排液方程的相交解。第三章,利用冪級(jí)數(shù)法得到了對(duì)流Cahn-Hilliard方程的冪級(jí)數(shù)解,還分析了在不同驅(qū)動(dòng)力下曲面的形態(tài);其次,利用相容的Riccati展開(kāi)法得到了對(duì)流項(xiàng)是線性的對(duì)流Cahn-Hilliard方程的精確解,同時(shí)畫(huà)出了其精確解的圖像和其演化圖像。
【圖文】:
k=0=0--n+2_kCjCk_j邋-nncn+z.逡逑所以方程(3-1)的解為逡逑u(x,t)=邋c0邋cx{x邋—邋At)邋+邋c2(x邋—邋At)2邋+邋c3(x邋—邋At)3逡逑+邋S"=0邋(n+4)(n+3)(n+2)(n+l)^邋[?邋+邋以祀邐(3_7)逡逑+vSk=0(n邋+邋1邋-邋k)ckcn+1_k邋+邐+邋2邋-邋;')邋cn_kCjCk+2_j逡逑+3邋SLo邋Sy=0(n邋+邋1邋-邋fc)(n邋+邋2邋-邋fe)邋cn+2.kCjCk_j邋-邋(n邋+邋l)(n邋+邋2)cn+2],逡逑若對(duì)任意常數(shù)c。、Cl、c2、c3進(jìn)行賦值后,就得到了(3-7)的確定形式。(3-7)逡逑的收斂性證明在附錄A中給出。逡逑3.2.1驅(qū)動(dòng)力下曲面的形態(tài)逡逑(3-1)中《是指晶體界面的斜率,將(3-7)截?cái)嗪蟛⑵浞e分,就得到了晶體曲逡逑面的函數(shù)表達(dá)式=邐晶體曲面是以波的形式生長(zhǎng),在不同的驅(qū)動(dòng)力逡逑下,也就說(shuō)波的形態(tài)不同。為了研究曲面形態(tài),假設(shè)波速入=1,邋Y=l,(3-7)中逡逑cQ邋=邋—1,4邋=邋4邋=邋1,c3邋=邋2,同時(shí)cn(?=4,5,...,21^cn+4的遞推公式可得。逡逑1.邋v<0,驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于壓縮力逡逑h(x)邐h(x)逡逑
第三章對(duì)流Cahn-Hilliard方程逡逑當(dāng)v<0,驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于壓縮力,圖3-l(a)是當(dāng)v邋=邋-8時(shí),曲面在不同時(shí)刻晶逡逑體曲面的形態(tài)。如圖3-1所示,到t從0.20到1.47時(shí),曲面逐漸衰減,當(dāng)t>1.47逡逑時(shí),曲面不斷增長(zhǎng);當(dāng)v邋=邋-2時(shí),曲面的演化形態(tài)與v邋=邋—8時(shí)相似,當(dāng)t>1.77逡逑時(shí),,曲面開(kāi)始增長(zhǎng)。逡逑30邐>邐b濆義?逦Ud危玻板危礤義希劐?逦Ud
本文編號(hào):2600167
【圖文】:
k=0=0--n+2_kCjCk_j邋-nncn+z.逡逑所以方程(3-1)的解為逡逑u(x,t)=邋c0邋cx{x邋—邋At)邋+邋c2(x邋—邋At)2邋+邋c3(x邋—邋At)3逡逑+邋S"=0邋(n+4)(n+3)(n+2)(n+l)^邋[?邋+邋以祀邐(3_7)逡逑+vSk=0(n邋+邋1邋-邋k)ckcn+1_k邋+邐+邋2邋-邋;')邋cn_kCjCk+2_j逡逑+3邋SLo邋Sy=0(n邋+邋1邋-邋fc)(n邋+邋2邋-邋fe)邋cn+2.kCjCk_j邋-邋(n邋+邋l)(n邋+邋2)cn+2],逡逑若對(duì)任意常數(shù)c。、Cl、c2、c3進(jìn)行賦值后,就得到了(3-7)的確定形式。(3-7)逡逑的收斂性證明在附錄A中給出。逡逑3.2.1驅(qū)動(dòng)力下曲面的形態(tài)逡逑(3-1)中《是指晶體界面的斜率,將(3-7)截?cái)嗪蟛⑵浞e分,就得到了晶體曲逡逑面的函數(shù)表達(dá)式=邐晶體曲面是以波的形式生長(zhǎng),在不同的驅(qū)動(dòng)力逡逑下,也就說(shuō)波的形態(tài)不同。為了研究曲面形態(tài),假設(shè)波速入=1,邋Y=l,(3-7)中逡逑cQ邋=邋—1,4邋=邋4邋=邋1,c3邋=邋2,同時(shí)cn(?=4,5,...,21^cn+4的遞推公式可得。逡逑1.邋v<0,驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于壓縮力逡逑h(x)邐h(x)逡逑
第三章對(duì)流Cahn-Hilliard方程逡逑當(dāng)v<0,驅(qū)動(dòng)力相當(dāng)于壓縮力,圖3-l(a)是當(dāng)v邋=邋-8時(shí),曲面在不同時(shí)刻晶逡逑體曲面的形態(tài)。如圖3-1所示,到t從0.20到1.47時(shí),曲面逐漸衰減,當(dāng)t>1.47逡逑時(shí),曲面不斷增長(zhǎng);當(dāng)v邋=邋-2時(shí),曲面的演化形態(tài)與v邋=邋—8時(shí)相似,當(dāng)t>1.77逡逑時(shí),,曲面開(kāi)始增長(zhǎng)。逡逑30邐>邐b濆義?逦Ud危玻板危礤義希劐?逦Ud
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