摄动方法及其在同轴圆柱间旋转流动问题的应用

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在实际应用中,会遇到大量的微分方程,包括非线性微分方程、线性微分方程、常系数微分方程、变系数微分方程。他们之中只有极少部分能解出精确解,绝大多数微分方程难以解出精确解。因此,许多数学工作者致力于寻找微分方程的近似解,摄动方法由此产生。摄动方法解微分方程的优点是能够解出简洁的近似解析解,此解析解可以用来对物理问题进行定性和定量的讨论。本文首先将对摄动方法的产生、发展进行简要介绍,然后对摄动方法中的参数摄动、匹配渐近展开法进行归纳整理。其次,举些实例来介绍摄动方法的实际应用性,并说明此方法在解微分方程时的技巧性。最后,在大雷诺数下利用参数摄动方法解出同轴旋转圆柱间流体Navier-Stokes方程的外解,利用坐标放大求出Navier-Stokes方程的内解。在已经解出内解、外解的基础上,利用匹配原则得到二阶有效的渐近解。
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