Численное решение краевых задач для уравнения Пуассона методом точечных источников поля
Целью работы является повышение эффективности одного из перспективных методов решения краевых задач для уравнений эллиптического типа — метода точечных источников поля. В зарубежной литературе он называется методом фундаментальных решений. В настоящее время он используется в первую очередь для решения уравнения Лапласа. Предложено несколько вариантов численного решения краевых задач для уравнения Пуассона с использованием метода точечных источников поля.
Авторы
Тэги
Тематические рубрики
Предметные рубрики
В этом же номере:
Резюме по документу**
Одним из
эффективных методов численного решения краевых задач для однородных уравнений эллиптического
типа с постоянными коэффициентами, в первую очередь для уравнения Лапласа, является
метод точечных источников поля (МТИ) [1‒4]. <...> Преимуществом МТИ является его простота и несколько
меньший объём вычислений в сравнении с традиционными численными методами решения
граничных задач, такими, например, как метод конечных элементов (МКЭ). <...> Применение МТИ может
быть оправдано также при решении краевых задач для неоднородных уравнений эллиптического
типа, например, при решении уравнения Пуассона [5‒9]. <...> Рассмотрим область
Ω R , в которой решается уравнение Пуассона:
2
Δ
r ,
с условиями на границе Ω, соответствующими задаче Дирихле:
= . <...> Пусть для уравнения (1) известно частное решение
условиями на границе):
Δ 0 r r . <...> Эта функция удовлетворяет однородному уравнению
Лапласа Δ 0 с граничными условиями
Ω
0 . <...> В результате искомое решение краевой задачи найдём в виде суммы
r
r
сона необходимо сначала найти его частное решение. <...> Коэффициент пропорциональности зависит
от используемой системы единиц и, следовательно, от конкретного представления фундаментального
решения для однородного уравнения (в данном случае уравнения Лапласа). <...> Если фундаментальное
решение, то есть потенциал поля, созданного в точке с координатой r единичным
1
положительным зарядом, находящимся в точке с координатой R, имеет вид
ln r R , то
r 2 πρ r . <...> Для численного решения уравнения Пуассона область решения Ω разбивается на
небольшие элементарные участки δω, каждый из которых имеет площадь δ . <...> При численном решении уравнения Пуассона с
условиями (4) — (6) с помощью МТИ заряды, моделирующие искомое поле для уравнения Лапласа
располагались на окружности радиусом, равном 1,25. <...> В узлах этой сетки на границе
области Ω <...>
** - вычисляется автоматически, возможны погрешности
Похожие документы: