求解偏微分方程及方程组的一种新型分离变量法

求解偏微分方程及方程组时,通常采用的经典分离变量法和加法分离变量法增多存在一定的局限性,对于某些特定的方程类型需要有特殊的方法去解决.对于一类强非线性篇微分方程及方程组,提出一种新的分离变量法.该方法不但解决了此类方程的求解问题,而且还含有若干个任意函数,实际上解出了无穷多组解,对应无穷多个定解条件,针对不同的实际问题有不同的实际意义,对偏微分方程数值解的研究有一定的意义.     

第三类边界条件下二维非稳态导热的分析解

文本给出了第三类边界条件下矩形长方体、短圆柱非稳态导热的分析解。解的获得是采用分离变量法解导热微分方程式的方法。分析解的结果证明了多维非稳态导热解的乘积法则。     

一类Poisson方程的分离变量法

以偏微分方程中的分离变量法为基础,利用特征函数系正交的特点,将偏微分方程的求解问题转化为常微分方程的求解,用一种比较简便的方法求出了一类非齐次Poisson方程的解析解,并给出具体的实例验证结果的有效性.     

矩形中厚板弯曲问题的解耦解法

为简化中厚板弯曲问题解析解的求解方法,采用解耦法和改进的重三角级数法对问题进行求解.首先从板问题的原始控制方程组出发,通过引入过渡函数,用解耦法对变量相互耦合的偏微分方程组进行分解化简,分别解耦成可以直接求解和间接求解的独立偏微分方程,进而在四边固支边界条件下,利用改进的重三角级数法,将计算过程中不同的级数核统一化,分别求得原始控制方程中各个变量的级数解,最后将所得解析解与有限元解进行对比分析.结果表明:随着级数项的增加,级数解与有限元解趋于一致,从而验证了该方法及推导过程的正确性.同时,在整个求解过程中,通过对控制方程组的解耦化简,避免了复杂的运算过程,使得问题的整个解法更为简洁、直观.     

一个高维非线性方程的黎曼theta函数周期波解

基于非线性偏微分方程的Hirota双线性表示,结合一般黎曼theta函数的周期性理论,得到构造(3+1)维非线性偏微分方程双周期波解的方法,这种双周期波解是黎曼theta函数系列的解.该解有一个相位变量,因而是一维的.函数的相位变量有两个基本周期,因而这种解是双周期波解.经典的单孤子解与双周期波解之间的关系可以用一个极限过程来表示,当限制波的振幅很小时,该(3+1)维非线性偏微分方程的双周期波解会趋于其单孤波解.     

变系数(2+1)-维Broer-Kaup方程的分离变量解

研究了变系数（2＋1）-维Broer-Kaup方程的精确解问题,通过该方程的Backlund变换,找到该方程未知函数间的变换,从而将变系数（2＋1）-维Broer-Kaup方程转化为一线性偏微分方程,利用分离变量法获得了变系数（2＋1）-维Broer-Kaup方程一些新的精确解,所的结果包含了已有文献中的有关结果并发现了一类新的分离变量解。     

对流换热边界下2D-FGM板稳态温度场精确解

为研究热传导问题的精确解,假设材料的热导率和对流换热系数按相同型指数函数规律分布,基于二维固体导热微分方程,采用分离变量法,给出了2D功能梯度材料(functionally graded material,FGM)板在对流换热边界条件下稳态温度场的精确解,并用有限元法对其结果进行了验证.具体算例分析表明:通过改变热导率梯度变化参数、流体介质温度、对流换热系数和结构几何尺寸可以优化2D-FGM板的温度场分布.所求得的精确解可作为其他关于FGM板温度场分布近似解的参考标准.     

旋流排气管的一维非定常流动研究

在不考虑摩擦,且管道通流面不变时,针对旋流排气管的一维非定常流动数理模型中旋流动量矩方程的特殊性,采用一种新型含有可导函数的变形加法分离变量法,导出满足该方程新的代数显式解析解。该解含有任意可导函数,即有无限多个解。由此提出了求解一阶线性齐次偏微分方程的新算法,即含有可导函数的加法分离变量法。理论研究表明,由加法分离变量法所得的解为自变量的任意可导函数都可满足该类方程。     

旋流排气管内非定常几何一维流动的研究

目的为管内非定常完全气体有旋流流动的一维计算模型，校验相同定解条件下计算流体力学的数值解，需要对该数学物理模型的代数显式解析解进行扩充、方法根据蔡睿贤的研究结果，满足某个数学物理模型的一般意义的解析解有无限多，针对该模型的表达式，提出使用一种新型含有可导函数的变形加法分离变量法．结果得出满足该数学物理模型新的解析解，该解的后4套解的表达式含有任意可导函数．结论得出了满足旋流排气管内非定常完全气体有旋流流动的一维计算模型的无限多个解．给出了求解变系数一阶线性偏微分方程的新算法，即含有可导函数的加法分离变量法．理论研究表明，由加法分离变量法所得的解为自变量的任意可导函数都可满足该类方程．     

特征线方法及其在求解偏微分方程中的应用

针对一阶线性双曲型偏微分方程,要求其Cauchy问题的解析解,提出特征线方法．特征线方法的基本思想是将偏微分方程的Cauchy问题转化为常微分方程的相应问题,通过解常微分方程进而得到原来偏微分方程问题的解．通过对特征线方法的研究,得到了求解一阶线性双曲型偏微分方程Cauchy问题解的一般步骤,同时给出了一些应用．     

用经典R-K法求解扩散方程

扩散方程,通常是带有初值-边值的时倚偏微分方程.一般数值求解这一类偏微分方程是将偏微分方程转化为初值问题的常微分方程,再对常微分方程进行求解.目前常用差分法、有限体积法或有限元法来求解方程,但在处理实际问题时,这些方法往往因为解的精度不高而使计算结果不合理.用经典R-K方法求解扩散方程,可以明显提高解的精度,通过对实际算例计算结果的比较,该方法解的精度几乎与解析解的精度相同.     

全微分方程与积分因子法

在常微分方程理论的形成过程中 ,求解一阶微分方程曾出现过许多方法 ,如分离变量法、变量替换法、常数变易法以及积分因子法等等。其中尤以积分因子法出现的最晚 ,而作用也最大。在教学中注意积分因子法在求解一阶微分方程中的重要作用是必要的     

用Gauss原理求非线性振动微分方程的近似解

本文将Ｇａｕｓｓ原理用于求解某些非线性振动微分方程的近似解，其结果与非线性振动理论中常用的摄动法（如：Ｌｉｎｄｓｔｅｄｔ－Ｐｏｉｎｃａｒｅ法，ＫＢＭ法等）所得结果完全一致，而与其它数值近似解法（如最小二乘法等）相比．不仅原理及方法简单，而且也较为精确．     

一种基于l1范数的欠定盲源分离算法

提出了一种基于两步法的欠定盲源分离新算法.在混叠矩阵估计阶段,采用基于势函数的聚类方法,在源信号恢复阶段,提出一种快速的稀疏信号重构算法.系统方程As(t)=x(t)的任一解,由它的一个特解与其相对应的齐次线性方程组的一组基的线性组合之和表示,从而使原来直接估计有n个独立变量的源信号s(t)转化为估计只有n-m个独立变量的系数向量z.再借助稀疏表示实现盲源信号的分离.仿真实验验证了新算法容易实现,分离速度快,能够很好地满足盲分离对速度的要求.     

变系数线性微分方程的一个可解类型

给出了一类二阶变系数线性微分方程,利用未知函数的线性变换转化为一个可解类型,即贝塞尔方程的求解,这种解法还可进一步推广。     

非线性Schrdinger方程的双同宿轨道解

在非线性动力系统中,混沌与同宿轨道的关系非常密切.关于非线性偏微分方程的单同宿轨道解已有较好的研究结果,而双同宿轨道解的研究因为其计算量大,解的形式复杂等原因并没有很好的结果.利用Hirota双线性算子方法,通过给出的相关变换,结合运用Maple软件,得到了非线性Schrdinger方程的双同宿轨道解的显示解析表达式.这种方法也可以用来求解其他具有单同宿轨道解的偏微分方程.     

Field Method for Integrating the First Order Differential Equation

An important modern method in analytical mechanics for finding the integral, which is called the field-method, is used to research the solution of a differential equation of the first order. First, by introducing an intermediate variable, a more complicated differential equation of the first order can be expressed by two simple differential equations of the first order, then the field-method in analytical mechanics is introduced for solving the two differential equations of the first order. The conclusion shows that the field-method in analytical mechanics can be fully used to find the solutions of a differential equation of the first order, thus a new method for finding the solutions of the first order is provided.     

线性双曲扁壳方程组的准确解

用分离变量法及叠加原理,给出了线性双曲扁壳体方程组的准确解得到在四边简支,承受一般载荷的条件下的准确角