Главная > Линейные и нелинейные волны (Дж. Уизем)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

Профиль ударной волны для уравнения (4.1) удовлетворяет уравнению
\[
-U c_{X}+c c_{X}=v c_{X X}, \quad X=x-U t,
\]

откуда
\[
1 / 2 c^{2}-U c+C=v c_{X} .
\]

Если $c \rightarrow c_{1}, c_{2}$ при $X \rightarrow \pm \infty$, то
\[
U=1 / 2\left(c_{1}+c_{2}\right), \quad C=1 / 2 c_{1} c_{2},
\]

и уравнение можно переписать как
\[
\left(c-c_{1}\right)\left(c_{2}-c\right)=-2 v c_{X} .
\]

Решение этого уравнения имеет вид
\[
\frac{X}{v}=\frac{2}{c_{2}-c_{1}} \ln \frac{c_{2}-c}{c-c_{1}},
\]

что согласуется с (2.25), поскольку $c=2 \alpha \rho+\beta$ для квадратичной функции $Q(\rho)$. Разрешая полученное равенство относительно $c$, получаем
\[
c=c_{1}+\frac{c_{2}-c_{1}}{1+\exp \left\{\frac{c_{2}-c_{1}}{2 v}(x-U t)\right\}}, \quad U=\frac{c_{1}+c_{2}}{2} .
\]

Положив в равенствах (4.10)-(4.11)
\[
F(x)=\left\{\begin{array}{ll}
c_{1}, & x>0, \\
c_{2}>c_{1}, & x<0,
\end{array}\right.
\]

можно исследовать диффузию первоначальной ступеньки в стационарный профиль. Решению можно придать вид
\[
c=c_{1}+\frac{c_{2}-c_{1}}{1+h \exp \left\{\frac{c_{2}-c_{1}}{2 v}(x-U t)\right\}}, \quad U=\frac{c_{1}+c_{2}}{2},
\]

где
\[
h=\frac{\int_{j}^{\infty} e^{-\zeta^{2}} d \zeta}{\int_{\left(x-c_{1} t\right) / \sqrt{4 v t}}^{\infty} e^{-\zeta^{2}} d \zeta} .
\]

Для фиксированного $x / t$ из интервала $c_{1}<x / t<c_{2}$ величина $h \rightarrow 1$ при $t \rightarrow \infty$ и решение сходится к (4.23).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru