Теория Уравнения в частных производных

Знание функции 5 действия по Гамильтону дает возможность найти закон движения системы. Функция 8 удовлетворяет уравнению Гамильтона-Якоби. Тем самым имеется возможность с помощью методов теории уравнений в частных производных исследовать свойства движения динамических систем. [c.644]

Выражения составляемые из левых частей интегралов уравнений, были впервые введены Пуассоном в небесной механике при развитии метода Лагранжа вариации элементов эллиптических орбит с приложением этого метода к задаче о вращении Земли. Эти же выражения, как мы видели, ввел Гамильтон при разработке общей теории возмущений. В настоящее время выражения is носят название скобок Пуассона. Большое значение скобок Пуассона для аналитической механики и для теории уравнений в частных производных было особенно отмечено Якоби в его Лекциях по дина- 21 мике . [c.21]

Математику легко убедить себя в том, что теоретическая гидродинамика в основном непогрешима. Так, Лагранж ) писал в 1788 г. Мы обязаны Эйлеру первыми общими формулами для движения жидкостей... записанными в простой и ясной символике частных производных... Благодаря этому открытию вся механика жидкостей свелась к вопросу анализа, и будь эти уравнения интегрируемыми, можно было бы в любом случае полностью определить движение жидкости под воздействием любых сил... Многие из величайших математиков, от Ньютона и Эйлера до наших дней, штурмовали задачи теоретической гидродинамики, веря в это. И в их исследованиях, часто вдохновляемых физической интуицией, были введены некоторые из наиболее важных понятий теории уравнений в частных производных функция Грина, вихревая линия, характеристика, область влияния, ударная волна, собственные функции, устойчивость, корректность задачи —таков неполный список. [c.16]

Кажущееся незначительным ограничение, что производные по пространственным координатам в уравнениях (40) должны быть первого порядка, на самом деле оказывается весьма сильным. Так, из него следует, что система (40) должна быть гиперболического типа. В случае сжимаемой невязкой жидкости это выполняется, чего нельзя сказать, например, о несжимаемой невязкой жидкости или любой вязкой жидкости. Для того чтобы строго установить даже локальную корректность метода поиска симметричных решений, нужны дальнейшие исследования в теории уравнений в частных производных. [c.180]

Допустим теперь, что функция Н не содержит в явном виде времени Тогда, согласно теории уравнений, в частных производных в качестве искомой функции У может быть взята функция [c.62]

Таким образом, если надо приближенно найти полный интеграл уравнения этого вида, то можно составить уравнения Гамильтона с функцией Я(р, q, О и применить численное интегрирование. В общей теории уравнений в частных производных интегральные кривые соответствующих уравнений Г амильтона называются характеристиками. [c.341]

В соответствии с общей теорией уравнений в частных производных [55 в областях гиперболичности существуют действительные характеристики. Напомним, что характеристики представляют собой многообразия, на которых система дифференциальных уравнений не может быть приведена к нормальному виду, т. е. не может быть разрешена относительно производных, выводящих из такого многообразия. Это препятствует применению теоремы Коши-Ковалевской, следовательно, решения задачи Коши с начальными данными на характеристическом многообразии, вообще говоря, не существует. Для его существования (которое в данном случае уже оказывается не единственным) необходимо и достаточно выполнения условий согласования начальных данных, которые называются условиями совместности. Интересно, что эти условия совместности являются не чем иным как характеристиками системы уравнений газовой динамики, рассматриваемой в переменных годографа, а условиями совместности последней, наоборот, служат уравнения характеристик в физической плоскости. [c.21]

Из теории уравнений в частных производных известно, что характеристики — это те кривые, вдоль которых распространяются разрывы производных Л, /3 — слабые разрывы решения. Слабые разрывы могут также распространяться вдоль линий тока — если полное давление, как произвольная функция претерпевает слабые разрывы на некотором множестве линий тока. В динамике идеального газа обычно предполагается, что это множество конечно, и, следовательно, ро ф) — кусочно непрерывно дифференцируемая функция. Более того, и решение обычно ищется в классе функций, кусочно непрерывно дифференцируемых, т.е. разрывы первых производных скорости и давления распространяются лишь по конечному множеству характеристик. (Необходимое условие этого — кусочная гладкость границы области определения решения.) В дозвуковой области течения, где действительных характеристик не существует, слабые разрывы могут распространяться лишь вдоль линий тока. [c.25]

Блестящее изложение теории уравнений в частных производных содержится в книге [c.566]

В настоящем разделе мы более подробно ознакомимся с математическими аспектами теории Гамильтона — Якоби. При этом мы будем опираться на детально разработанную теорию уравнений в частных производных первого порядка. Как известно, характеристиками такого дифференциального уравнения являются специально выделенные сингулярные кривые. В дальнейшем изложении будет показано, что характеристики уравнения Гамильтона — Якоби соответствуют траекториям материальной точки. [c.73]

В книге излагается общая теория волновых движений жидкости и содержится разбор специальных вопросов этой теории, относящихся к ряду задач геофизики и теории корабля. Значительное место в книге уделено вопросам теории волн, представляющим интерес для математиков, занимающихся нелинейными задачами теории уравнений в частных производных. [c.2]

Из ЭТОЙ оценки немедленно следует единственность решения если f = О, то и и = 0. Такие оценки лежат в основе современной теории уравнений в частных производных. Общая методика доказательства неравенства (3), которую можно применять для краевых задач в пространствах нескольких переменных, развита совсем недавно. В этой книге мы будем использовать такие оценки для эллиптических уравнений порядка 2т [c.16]

Из теории уравнений в частных производных известно, что существует единственное решение w с производными на 2т порядков больше, чем у правой части ак 2 5 с [c.196]

Наше рассмотрение было намеренно кратким, поскольку оно никак не связано с вопросами, рассматриваемыми ниже в этой книге. Дальнейшие подробности можно найти во многих превосходных курсах по общей теории уравнений в частных производных, таких, как книга Куранта и Гильберта [1] или Петровского [1]. [c.143]

Один из многочисленных интегралов Пуассона , встречающихся в теории уравнений в частных производных, дает решение волнового уравнения с начальными условиями [c.223]

Волновое уравнение (2.8) описывает распространение возмущений в идеальном баротропном газе. Постоянная а называется скоростью звука. Решение гиперболического уравнения с постоянными коэффициентами (2.8) может быть найдено методами теории уравнений в частных производных. [c.259]

Уравнения (1.150) — (1.152), (1.153) — (1.155) представляют собой уравнения в частных производных и, как известно из общей теории краевых задач для систем уравнений с частными производными, для выделения единственного решения необходимо задать краевые условия (для ограниченных тел), условия на бесконечности (для неограниченных тел) и начальные условия, если независимая переменная — время t является существенной. Эти требования представляют собой математическое отражение того факта, что в одной и той же среде могут происходить различные процессы (деформации и др.) в зависимости от того, какие из искомых параметров и каким образом заданы на границе тела, на бесконечности и в момент начала развития процесса. [c.33]

В теории упругости существенную роль играет решение математически четко поставленных задач, связанных с линейными дифференциальными уравнениями в частных производных поэтому теория упругости содержит в себе много элементов так называемой математической физики. [c.11]

Покажем теперь коротко, каким образом данное нами физическое определение характеристик как линий распространения возмущений соответствует известному из теории дифференциальных уравнений в частных производных чисто математическому аспекту этого понятия. Рассмотрим уравнение в частных произ- [c.544]

К третьей группе приближенных методов относятся прямые методы, основанные на дифференциальных уравнениях теории упругости в частных производных, пользуясь которыми приводят [c.8]

Интегрирование расчетных уравнений моментной теории оболочек (7.24, 7.38, 7.40) представляет собой сложную математическую задачу, связанную с исследованием дифференциальных уравнений в частных производных с переменными коэффициентами . [c.239]

Уравнения Эйнштейна (92) представляют собой систему из десяти нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных второго порядка. (В теории тяготения Ньютона содержится, как известно, одно дифференциальное уравнение второго порядка.) Общего решения этих уравнений при произвольных начальных условиях нет. [c.142]

Если задача теории пластичности решается в напряжениях, то для их определения в общем случае нужно решить уравнения (10.24) и систему из шести нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных, которая является обобщением уравнений Бельтрами — Митчелла. Ввиду громоздкости названные уравнения [c.305]

Решение задач теории пластичности связано с решением системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных (10.24). . . (10.28), что представляет собой чрезвычайно сложную задачу, которая в аналитическом виде решается, как правило, в исключительных случаях. Поэтому решение задачи теории пластичности чаще всего строится с помощью приближенных методов. Одним из них является метод последовательных приближений, предложенный А. А. Ильюшиным и называемый в теории пластичности методом упругих решений. Суть его заключается в рассмотрении последовательности линейных задач теории упругости, решения которых с увеличением порядкового номера сходятся к решению задачи теории пластичности. [c.310]

Отыскание деформаций и перемещений связано с рассмотрением физических и геометрических уравнений плоской задачи теории упругости, что в свою очередь приводит к необходимости интегрирования дифференциальных уравнений в частных производных, а это лишает решение того однообразия и четкости, которые свойственны определению напряженного состояния в первой основной задаче. [c.107]

Наиболее простые решения задач теории упругости, как и других механических теорий, получаются тогда, когда искомые функции зависят от одной только координаты и дифференциальные уравнения в частных производных становятся обыкновенными дифференциальными уравнениями. Таких задач немного и они обычно служат пробным камнем при выяснении степени эффективности той или иной теории, решение их относительно просто и результат решения обозрим. [c.267]

К третьей группе приближенных методов относятся прямые методы, основанные на диф( ренциальных уравнениях теории упругости в частных производных, пользуясь которыми приводят краевую задачу к системе обыкновенных дифференциальных или алгебраических уравнений. [c.8]

Сущность вариационных методов решения задач по теории изгиба пластинок заключается в приведении основного дифференциального уравнения в частных производных к системе линейных алгебраических уравнений или к обыкновенному дифференциальному уравнению. [c.153]

Другим примером успешного приложения экспериментов при решении задач теории упругости является метод мыльной пленки для определения напрял<ений при кручении и изгибе призматических стержней. Трудная проблема решения дифференциальных уравнений в частных производных при заданных граничных условиях заменяется в этом случае измерениями наклонов и прогибов соответствующим образом натянутой и нагруженной мыльной пленки. Эксперименты показывают, что таким путем можно получить не только визуальную картину распределения напряжений, но и приобрести необходимую информацию относительно величины напряжений с точностью, достаточной для практических целей. [c.16]

Андре Мари Ампер родился в Лионе в 1775 г., умер в Марселе в 1836 г., был назван Ньютоном электродинамики за открытие и классически совершенную иллюстрацию законов механического действия, развивающегося между проводниками (нитеобразными), по которым текут электрические токи (постоянные). В честь его была названа ампером единица тока (в абсолютной системе, принятой повсюду в электротехнике ср. т. 1, гл. VIII, упражнение 12). Кроме электромагнетизма, он связал свое имя также и с теорией уравнений в частных производных, в которой, как и в дифференииалмой геометрии, был последователем Монжа. [c.107]

Одно из направлений развития теории уравнений в частных производных и соответствующих краевых задач связано с вариационными неравенствами, когда состояние объекта определяется не уравнениями, а неравенствами (см., например, [49]). При анализе управляемого процесса в этом случае удается в удобной форме описать поведение объекта во времени с учетом различных ограничений на фазовое состояние (см., например, [9]). Ряд важных результатов, относящихся к этому направлению теории управления колебаниями и ее приложений, представлены в книге V. Barbu [120. [c.18]

Гидродинамика особенно изобилует нелинейностями (Эймс 1965]), как это хорошо знает каждый изучающий ее студент. Она также изобилует уравнениями в частных производных смешанного, гиперболического и эллиптического типов, математическими особенностями различных видов, задачами с граничными условиями на бесконечности, В прошлом гидродинамика в значительной мере стимулировала развитие теории уравнений в частных производных, теории функций комплексного переменного, векторного и тензорного анализа, нелинейных математических методов. Не удивительно поэтому, что в настоящее время гидродинамика, с одной стороны, извлекает большую выгоду из применения численных конечно-разностных методов исследования, а с другой стороны, вносит значительный вклад в их развитие. [c.13]

Вид этой оценки — типичный результат численного анализа. Отметим три факта. Показатель степени у к найти проще всего, так как он зависит лишь от степени полиномов. Он указывает скорость сходимости по мере измельчения сетки, этот эффект наблюдается при численном решении. Константа С зависит от конструкции элемента и его узловых параметров. Для правильных геометрических фигур можно найти хорошее асимптотическое значение С как ошибку в аппроксимирующих полиномах степени к (разд. 3.2). Третлй множитель й отражает свойства самой задачи, т. е. степень гладкости ее решения, и потому его легко оценить точно. Эта норма есть среднеквадратичное зцачение /г-й производной от и потому — в соответствии с теорией уравнений в частных производных — связана непосредственно с производными порядка к — 2т от функции /. [c.129]

Задача о расчете пластин с прямоугольным очертанием контура оказывается значительно более сложной, чем симметричных круглых пластин. Получается это, прежде всего, потому, что прогибы и напряжения несимметричной пластины определяются в функции не одного, а двух независимых переменных. Для прямоугольной пластиггы (рис. 356) в качестве таких переменных берутся обычно величины л и у в прямоугольной системе координат. Дифференциальное уравнение некруглой пластины является уравнением в частных производных и решается, как правило, в рядах. Не останавливаясь на этой задаче, мы приведем здесь только некоторые окончательные результаты теории прямоугольных пластин. [c.314]

Тепломассообмен в многокомпонентных системах относится к наиболее важным проблемам в расчетах тепломассообмена и широко применяется в процессах ректификации, хеморектификации, абсорбции, хемосорбции, адсорбции, сушки, экстракции, кристаллизации, в мембранных процессах и т.д. Несмотря на важность изучения этого типа тепломассопереноса, теории и методам его расчета посвящено сравнительно небольшое число исследований, особенно если данный процесс проходит в движущейся среде. Основная причина состоит в том, что массоперенос в многокомпонентных смесях представляет собой сложную математическую задачу. Она отличается от задач, рассмотренных в первых двух главах еще и тем, что при ее решении необходимо пользоваться матричными уравнениями в частных производных, описывающих процессы тепломассопереноса в движущей среде. Развитый метод решения этих задач, описанной в другой монографии, применен в гл. 3 к расчету массообмена в химически реагирующей ламинарной многокомпонентной струе жидкости. [c.8]

Решение многих практических задач теории упругости сводится к расчету чрезвычайно громоздких дифференциальных уравнений в частных производных. Как правило, для решения таких уравнений пользуются численными методами. Одним из таких методов является метод коллока-ций. Этот известный в математике метод [45] был успешно применен в работах М. С. Корнишина [43], И. М. Дунаева [30], Я. А. Берга [11] и др. для расчета плит, опертых по контуру. г. [c.75]

Книга содержит нетрадиционное изложение курса теории упругости, базирующегося на специальных разделах теории дифференциальных уравнений в частных производных и математического анализа. В первой главе в достаточно компактной форме дается конспективное изложение тех математических дисциплин, которые уже с успехом используются и могут быть использованы в дальпейи1ем при решении на современном уровне различных задач теории упругости. Две следующие главы посвящены концентрированному, по вместе с тем достаточно полному изложению собственно предмета теории упругости, включая такие сравнительно новые разделы, как. злектромагнитоупругость и механика хрупкого разрушения, постановке краевых задач, а также изложению некоторых приемов сведения краевых задач теории упругости к классическим задачам математической физики, В остальных главах книги (главы VI—VIII) конкретные математические методы, указанные в заглавии, применяются к решению определенных классов задач теории упругости. В ряде случаев эффективность того или иного метода демонстрируется на примерах таких задач, решение которых было получено только в последнее время. Большое внимание уделяется как вопросам строгого математического обоснования тех или иных алгоритмов, так и приемам их численной реализации. [c.2]

Построение аналитических и даже числовых решений полной системы уравнений газовой динамики связано со значительными трудностями не только из-за сложности физико-химических процессов, но и потому, что в общем случае течение содержит дозвуковые, трансзвуковые и сверхзвуковые области, для описания которых требуется различный математический аппарат. При этом приходится иметь дело сразу с эллиптическими, параболическими и гиперболическими уравнениями в частных производных. В то же время построение некоторых аналитических решений, основанных на приближенных предпосылках, позволяет, значительно упростив методы решения, установить многие качественные закономерности. В настоящем параграфе будут рассмотрены некоторые аналитические решения, позволяющие выявить ряд важных закономерностей движения газа и являющиеся необходимыми тестовыми примерами при численных расчетах. К числу таких решений относятся одномерная теория сопла, теория простой волны (течение Прандт-ля — Майера, волна Римана), обтекание клина, распад произвольного разрыва, точечный взрыв, решение методом источников и стоков, решение уравнения для потенциала. [c.54]

Мы видели, что задачи теории упругости обычно сводятся к решению уравнений в частных производных с заданными граничными условиями. Эти уравнения допускают точное решение лишь для границ простой юрмы. Очень часто мы не можем получить точного решения и вынуждены обрагдаться к приближенным методам. В качестве одного из этих методов рассмотрим численный метод, основанный на замене дифференциальных уравнений соответствуюш,ими уравнениями в конечных разностях ). [c.517]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...