Уравнения параболического типа. Малютина О.П. - 3 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

I. ȼɵɜɨɞ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ
Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ
,,,uxyzt ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɭ ɫɪɟɞɵ ɜ ɬɨɱɤɟ
,,
x
yz ɜ
ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ . ɉɨɞɫɱɢɬɚɟɦ ɛɚɥɚɧɫ ɬɟɩɥɚ ɜ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɦ ɨɛɴɟɦɟ
V ɡɚ
ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɤ ɜɪɟɦɟɧɢ
t
12
,tt . Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ ɱɟɪɟɡ ɝɪɚɧɢɰɭ V , – ɧɨɪɦɚɥɶ ɤ
ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɩɥɚ. Ȼɭɞɟɦ ɫɱɢɬɚɬɶ, ɱɬɨ ɫɪɟɞɚ
ɢɡɨɬɪɨɩɧɚ, ɬ. ɟ. ɱɬɨ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɜɧɭɬɪɟɧɧɟɣ ɬɟɩɥɨɩɪɨɜɨɞɧɨɫɬɢ ɡɚɜɢɫɢɬ
ɨɬ ɬɨɱɤɢ
Sn
S
k
,,
x
yz ɬɟɥɚ ɢ ɧɟ ɡɚɜɢɫɢɬ ɨɬ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɧɨɪɦɚɥɢ ɤ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ
ɜ ɷɬɨɣ ɬɨɱɤɟ.
S
ɋɨɝɥɚɫɧɨ ɡɚɤɨɧɭ Ɏɭɪɶɟ, ɱɟɪɟɡ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɜ ɨɛɴɟɦɟ V ɩɨɫɬɭɩɚɟɬ
ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ:
S
2
1
1
t
tS
u
Q k dsdt
n
w
§·
¨¸
w
©¹
³³³
. (1)
ȼɵɪɚɠɟɧɢɟ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɫɬɨɢɬ ɜ ɮɨɪɦɭɥɟ (1) ɜ ɤɪɭɝɥɵɯ ɫɤɨɛɤɚɯ,
ɧɚɡɵɜɚɸɬ
ɬɟɩɥɨɜɵɦ ɩɨɬɨɤɨɦ
ɷɬɨ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɝɨ ɱɟɪɟɡ
ɟɞɢɧɢɰɭ ɩɥɨɳɚɞɢ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɡɚ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ, ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɚɸɬ
u
qk
n
w
w
. (2)
ɉɪɟɞɩɨɥɨɠɢɦ, ɱɬɨ ɜɧɭɬɪɢ ɢɦɟɸɬɫɹ ɢɫɬɨɱɧɢɤɢ ɬɟɩɥɚ. Ɉɛɨɡɧɚɱɢɦ
ɱɟɪɟɡ
,,,Fxyzt ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ (ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɩɨɝɥɨɳɺɧɧɨɝɨ ɢɥɢ ɜɵɞɟɥɹɟɦɨɝɨ
ɬɟɩɥɚ ɜ ɟɞɢɧɢɰɭ ɜɪɟɦɟɧɢ ɟɞɢɧɢɰɟɣ ɨɛɴɺɦɚ)
ɬɟɩɥɨɜɵɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ.
Ɂɚ ɫɱɺɬ ɬɟɩɥɨɜɵɯ ɢɫɬɨɱɧɢɤɨɜ ɜ ɨɛɴɺɦɟ ɜɨɡɧɢɤɚɟɬ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ
ɬɟɩɥɚ:
V
. (3)
1
2
2
(, ,,)
t
tV
Q F x y z t dVdt
³³³³
Ɍɚɤ ɤɚɤ ɬɟɦɩɟɪɚɬɭɪɚ ɜ ɨɛɴɺɦɟ V ɜɵɪɨɫɥɚ ɧɚ ɜɟɥɢɱɢɧɭ
21
,,, ,,,uxyzt uxyzt ,
ɬɨ ɞɥɹ ɷɬɨɝɨ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ ɡɚɬɪɚɬɢɬɶ ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɨ ɬɟɩɥɚ

321
,,, ,,,
V
QuxyztuxyztcdV
U
ªº
¬¼
³³³
, (4)
ɝɞɟ
(,,)
x
yz
U
- ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ;
,,cxyz ɭɞɟɥɶɧɚɹ ɬɟɩɥɨɺɦɤɨɫɬɶ.
ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɬɟɩɟɪɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɛɚɥɚɧɫɚ ɬɟɩɥɚ ɞɥɹ ɜɵɞɟɥɟɧɧɨɝɨ
ɨɛɴɺɦɚ V.Ɉɱɟɜɢɞɧɨ, ɱɬɨ
31
QQQ
2
, ɬ. ɟ.
 
22 2
11 1
,, ,,,
tt t
tV tS tV
u
dt c dV k x y z dsdt F x y z t dVdt
n
U
w
§·
¨¸
w
©¹
³ ³³³ ³³³ ³³³³
, (5)
ɬɚɤ ɤɚɤ
3
                        I. ����� ��������� ����������������

      ��������� ����� u � x, y , z , t � ����������� ����� � ����� � x, y , z � �
������ ������� t . ���������� ������ ����� � ������������ ������ V ��
���������� ������� � t1 , t2 � . ��������� ����� S ������� V , n – ������� �
����������� S � ����������� �������� �����. ����� �������, ��� �����
���������, �. �. ��� ����������� ���������� ���������������� k �������
�� ����� � x, y , z � ���� � �� ������� �� ����������� ������� � �����������
S � ���� �����.
      �������� ������ �����, ����� ����������� S � ������ V ���������
���������� �����:
                                t2
                                     � �u �
                           Q1 � � �� � � k �dsdt .                             (1)
                                t1 S �     �n �
      ���������, ������� ����� � ������� (1) � ������� �������,
�������� �������� ������� – ��� ���������� �����, ����������� �����
������� ������� ����������� �� ������� �������, � ����������
                                          �u
                                 q � �k      .                                 (2)
                                          �n
      �����������, ��� ������ ������� ��������� �����. ���������
����� F � x, y , z , t � ��������� (���������� ������������ ��� �����������
����� � ������� ������� �������� ������) �������� ����������.
      �� ���� �������� ���������� � ������ V ��������� ����������
�����:
                             t1

                      Q2 � � � � � F ( x, y , z , t )dVdt .                                           (3)
                             t2       V

      ��� ��� ����������� � ������ V ������� �� ��������
                          u � x, y , z, t2 � � u � x, y , z, t1 � ,
�� ��� ����� ���������� ��������� ���������� �����
                  Q3 � � � � ��u � x, y , z , t2 � � u � x, y , z , t1 � �� c � dV ,                  (4)
                                      V

��� � ( x, y , z ) - ���������; c � x, y , z � – �������� ������������.
      �������� ������ ��������� ������� ����� ��� �����������
������ V . ��������, ��� Q3 � Q1 � Q2 , �. �.
          t2                      t                                t
                               2
                                      �                   �u �         2


          �t � V� �
              dt    c � dV � �t �S � �� � k � x , y , z �    �dsdt � �t � V� � F � x, y, z, t � dVdt , (5)
            1                  1
                                                          �n �         1

��� ���



                                                   3