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《數學心》第175章 狄利克雷邊界條件問題
  狄利克雷對泊松說:“加入一個巨大的鐵板,鐵板一個部分的溫度已經固定,那麽溫度會傳導擴散到鐵板的四面八方。最後會穩定在一個值內,不會在發生任何改變。如何去求各個地方的溫度呢?”

  泊松說:“這種熱力的傳導是複合偏微分方程的,所以確定熱力的偏微分的分布情況即可。”

  狄利克雷說:“問題就有意思在這裡,這個形狀有關系。如果這個鐵片長度不同,那麽熱的分布也會不太一樣,如果鐵片較短,那麽邊緣處會稍微熱一點點,如果鐵片較遠,那麽邊緣處會相對冷一些。如果鐵片的長度為無限遠,在無限遠處會接近為最低的溫度。”

  泊松補充道:“接近為常溫。”

  狄利克雷說:“同時在機械工程和土木工程的梁理論中,梁的一端保持在空間中的固定位置。在靜電中,電路的節點保持固定電壓。在流體動力學中,粘性流體的防滑條件表明,在固體邊界處,流體相對於邊界具有零速度。也屬於這類問題。”

  在數學中,狄利克雷邊界條件,為常微分方程的“第一類邊界條件”,指定微分方程的解在邊界處的值。也叫本質邊界條件。求出這樣的方程的解的問題被稱為狄利克雷問題。

  狄利克雷問題亦稱第一邊值問題,是調和函數的一類重要邊值問題。

  第一類邊界條件,是指在熱力學中,第一類邊界條件的表述為:“將大平板看成一維問題處理時,平板一側溫度恆定。”

  此後,延伸出了第二類和第三類邊界條件表述。

  第二類邊界條件即諾依曼邊界條件,給出了在邊界處解對指定函數的導數或偏導數。例如,泊松方程中的浮動邊界條件,電勢可以浮動,電場為零。在熱力學中,第二類邊界條件的表述為:“將大平板看成一維問題處理時,平板一側熱流密度一定。”半無限大物體在導熱方向上,當其一側熱流密度一定。數學描述為:q(0,t)= 定值。

  第三類邊界條件的表述為:“將大平板看成一維問題處理時,平板一側換熱系數一定,換熱流體的溫度一定。”半無限大物體在導熱方向上,當其一側邊換熱系數一定,換熱流體的溫度一定。數學描述為:h(0,t)= 定值, tf=0。
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