首页 理论教育边界条件及类型-微流控芯片技术与建模分析

边界条件及类型-微流控芯片技术与建模分析

【摘要】:周围环境的影响常体现为系统边界上的物理状态,即边界条件。边界条件可分为三类:第一类边界条件称为狄利克雷条件;第二类边界条件称为诺伊曼条件;第三类边界条件称为罗宾条件。数学家狄利克雷首先证明了这个问题解的唯一性,因此其边界条件以他的姓氏命名。相应表达式为例4.1考虑一维热传导情况,设有长度为l的细杆,请判断如下边界条件的类型。

研究具体的物理系统,还必须研究对象所处的特定“环境”。周围环境的影响常体现为系统边界上的物理状态,即边界条件。边界值的变化规律会直接影响或决定内部值的变化。周边环境的影响又可通过影响边界条件来影响系统内部。

边界条件可分为三类:第一类边界条件称为狄利克雷(Dirichlet)条件;第二类边界条件称为诺伊曼(Neumann)条件;第三类边界条件称为罗宾(Robin)条件。

第一类边界给定边界上待求变量的分布,在设定上可以是随时间变化的数值。以二维稳态温度场的数学物理方程(拉普拉斯方程)为讨论对象,第一类边界条件为给定边界温度,它确定了物体内部稳态温度场的分布,是最简单的热传导问题,被称为第一边值问题。数学家狄利克雷首先证明了这个问题解的唯一性,因此其边界条件以他的姓氏命名。相应表达式为

第二类边界给定边界上待求变量的梯度值。在传热问题中,第二类边界条件描述了在边界法向上给定温度梯度(热流量)时的热传导规律。相应表达式为(www.chuimin.cn)

第三类边界给定待求变量函数及变量梯度值间的线性关系。第三类边界可以简单理解为第一类和第二类边界条件的线性组合,因此也称为混合边界条件。这种情况在传热领域的一个例子就是对流式换热器的边界设置,其中既包括接触造成的热传导,还有热流量的转移。相应表达式为

例4.1 考虑一维热传导情况,设有长度为l的细杆,请判断如下边界条件的类型。

分析可知:(1)为第一类边界条件;(2)为第二类边界条件;(3)为第三类边界条件。