热传导方程反问题的数值求解

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本文应用准边界法和积分方程法研究一类热传导反问题,并通过数值算例验证了该方法的有效性。

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第 2 卷 1 期 2008 年 6 月 3 日

四川工程学院学报(自然科学版) 四川大学学报

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商品编号: 6 3 1 4 2 0 0 - 0 8 0 1 7 - 9(0 8) 3 0 2 - 3 5

热传导方程反问题的数值解 任长清 (东华科技大学数学与信息技术学院 福州西 34 0) 姜 400

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摘要:本文应用准边界法和积分方程法研究了一类热传导反问题,并通过数值算例验证了该方法。

法律的有效性。

关键词:准边界法; 正则化; 问题; 热传导反方程; 积分方程法。 中文图形分类号:0 4. 222 文献识别码:A

引言众所周知,时间热传导问题是不适定的。 当根据时间反演的测量信息来计算先前任意时刻的温度分布时,由于测量误差的存在,这几乎是不可能的。 由于现实需要,许多学者对此类问题进行了深入的研究,并有相当多的文献对此类问题进行了讨论。 例如 Lt s Lo s、lr 等都使用了拟逆 ae 和 i[ Mie2 tnl[ 1 1

2.边界法和拟逆法的主要思想是对原来的不适定问题添加一个小扰动,使其变成适定问题,并用适定问题的解来近似原问题的解。 拟边界法是在终值条件上加入一个小的扰动项。 假设我们要寻找的是t[7中某一时刻的温度0",1的分布,那么我们可以构造一个()2近似的适定摄动问题:

该方法已被用来研究热传导反问题:odnl G re pLiu Jijun[,4 1 等人也使用拟边界方法研究热传导反问题, [Ge 5 1 使用拟边界方法] -求解方法研究一类热传导反问题。本文采用拟逆方法和正则化思想,采用拟边界法和积分方程法。

{ u {,=, )0 u( 0 = 0) u 对于给定的 u£:, is)

, 07×0] f,】[, JE[ r ​​7ε0 【,刀() 3

Iux )u 侧)

利用该方法对一类热传导反问题进行了分析,得到

数值例子用于验证给定方法的有效性。

1 提出该问题是考虑到以下热传导问题:

嘶=p一(

_±£, ) 0 )

a 1-2 tutt, 0r[刀∈[7×, ,] 0{ (£ 0 (,= t 0 L0 ), 7£ 0 , k,= ur) E【I,) side) u 0 X∈【 ,] 07 r

()1

注:tΣ一):

。 。

从初始边值条件求u称为前向问题。 方程1描述了一根均匀棒的冷却问题,该棒具有)()隔热侧面,一端隔热,另一端保持在室温0。根据文献,这个问题有一个独特的解决方案。 考虑以下反问题:=

ppad) 00 ) ( ( )一.), ) 0 J,£,; 你)() 4

然后“£u,),:) 0

1=" u fl, _ u= ) 7

, 0r【刀∈【7×, ,】 0 () 2X∈[,] 07 r

in,.是有界线性算子,可以代入()的第三个方程

{ (£ 0u r)0∈【, uO ​​), 7£ t 0 x,= (,=刀

条件为:“0”侧)a,+,),即:,)(,-)“0=a+)-()5

反问题是根据边界值和最终值求0 s T 时的温度分布。

将方程() 5 代入()可得: ,= (lK 1 ) 4 方程u£。 tr ) o+) a

()6

该问题解的存在性和唯一性证明请参考[1 3.

因为。 /K 1= t K 1. (+ r (I r, ̄ x ) o+ )因此 () 等式 6 等价于以下

收到日期:2 0-l0 0 7 l-6

作者简介:任长清(92岁),男,18岁,山西大同人,硕士研究生,主要从事物理方程反问题研究

标签: 传导 边界 数值

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