二维热传导方程的Dirichlet边值问题的Galerkin边界元计算方法

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热传导方程是一类典型,简单但常用的抛物型偏微分方程。自边界元法应用于数值计算以来,人们对热传导方程的边界元解法的实施主要依据直接边界元解法,而对间接边界元解法的研究多见于理论。在离散求解边界积分方程时,由于配点法的的方便、实用,在工程计算中,几乎所有的应用性质的边界元著作都只介绍了配点法,所编写的应用程序也是用配点法来进行数值求解的。基于间接边界积分方程的Galerkin边界元解法,有实施四重积分的麻烦,少有见到实施用于数值计算的报道。对二维热传导方程的Dirichlet初边值问题,本文采用带时间变量的基本解,利用基于单层位势的间接边界积分方程及其等价的Galerkin变分形式求解,该方法涉及到与时空相关的四重奇异积分的计算。本文在具体实施计算的过程中,采用常单元离散,时间变量积分可以解析计算,空间变量积分通过解析积分和高斯积分的结合来计算。我们推导了具体实施数值计算所需的积分公式,编制了通用性较高的Fortran90计算程序,完成了数值算例,验证了该方法的有效性和可行性。
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