Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

УрМатФиз / УрМатФиз с теорией

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
16.05.2024
Размер:
4.39 Mб
Скачать

@v @v

@y y=0= @y y= =2= 0

2 D = f r ' : 0 r b

@v

=

@v

= 0

@' '=0

 

@' '= =2

 

v r=b= 0

r ! 0 jvj +1:

2:8:5

0 ' =2g

2:8:6

2:8:7

2:8:8

. 1 ! " # |% 2.8.1 , 2.8.4 , 2.8.5 . ) " * + ,- " !" -

/ "

v x y = X x Y y 6 0:

2:8:9

1 " 2.8.9 23 2.8.1 :

 

 

X x Y y + X x Y y + X x Y y = 0

 

!" X x Y y

 

 

X x

+ Y y

+ = 0:

 

X x

Y y

 

 

4 5" 6 ,

+ D. 7 8"

723

 

X x +

X x = 0

2:8:10

Y y + Y y = 0

2:8:11

"

 

 

=

+ :

2:8:12

1 " 2.8.9 2.8.4 2.8.5 -

" ,-9 X x Y y:

X0 = X = 0

2:8:13

161

 

 

 

 

 

Y 0

 

= Y 0 =2 = 0:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:8:14

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 1

. ! "#$ #

 

# %& # "#-

$ ( )* l = % # %& +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n = n2

n =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:8:15

 

 

 

 

 

1 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:8:16

 

 

 

 

 

Xn x = sinnx n =

1 1

:

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 1

0 . ! "#$ #

 

 

 

 

 

 

# %& # "#-

$ ( )* l = =2 % # %& +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2k 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

:8:17

 

 

 

 

 

k =

 

k =

0 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yk y = cos

kx k =

 

 

 

:

 

 

 

 

 

:8:18

 

 

 

 

 

0 1

3 ), #4 + |

 

 

 

% # # "#$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk = n + k = n2 + 2k 2

n =

 

 

 

k =

 

 

 

 

:8:19

 

1 1

0 1

# # %& # "#$ ( )*

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

: :8:20

vnkx y = Xn x Yk y = sin nx cos

ky

n =

1 1

k =

0 1

 

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

jjvnkjj2 =

Z vnk2 x y dy dx = Z

sin2

nx dx Z cos2

ky dy =

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

k0 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

 

n = 1 1 k = 0 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. 6 )* 7 ) +

 

 

 

 

 

4u = f x y D = f x y : 0 x 0 y =2g

 

 

u

 

=

'1 y u

x=

= '2 y

0 y =2

 

 

 

x=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@u

 

 

= 1 x

@u

 

 

= 2 x 0 x

 

 

 

@y y=0

 

 

@y y= =2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.22

162

Gx

y =

 

4

 

 

sin nx sinn +

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

8

 

 

X X sin nx cos

 

 

ky sinn cos 2k :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

=1 k=1

 

 

 

 

 

 

n2 + 2k 2

 

 

! " #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ux y = Z Z f G x y d d + Z 2 G x y =2d

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

Z 1 Gx y 0d + Z '1

@G x y 0 d Z '2

@G x y d :

0

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

@

 

 

0

@

2 ! % ! |' ! ((

 

 

- . /

! " ( /0

 

 

 

 

 

 

 

 

v r ' = R r1 ' 6 0:

:8:21

2

 

 

 

 

 

34

 

 

 

(

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4v + v = 1r

@

r@v@r! +

1

 

 

@v

+ v = 0

 

@r

r2

@'2

(!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

d dR

 

 

 

 

 

 

 

R r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r dr

! 1 ' +

r2

1 ' + R r1 ' = 0:

r

dr

( /

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

d

 

dR

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r dr !

+ R

1 '

 

 

 

 

 

r

dr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R r

 

 

=

1 ' = :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 (! 634 ( R r 1 '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

r + 1rR r +

 

! R r = 0

:8:22

 

 

 

r2

163

' + ' = 0: 2:8:232.8.21 2.8.6 | 2.8.8 -

"

2 ! = 0

 

0 =

2:8:24

R b = 0

jR0j +1:

2:8:25

% & " |' 2.8.23 , 2.8.24 ) . 1 . . * + , + -. .1.25 , .1.28 , .1.29 l = =2 " 0

n = 2n 2 n =

0 1

 

 

2:8:26

n ' = cos 2n' n =

 

:

 

0 1

 

" = n 2.8.26 12 2.8.22 , " 12 3 2n - :

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

2n 2

 

 

 

 

 

Rn r + rRn r + 0

 

 

r2 Rn r 1 = 0:

 

 

 

 

 

@

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

5 +6 ) " 7 , 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rn r = AnJ p

 

 

r + B N2 p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r n =

0 1

 

2:8:27

J2

N2 | -. 3 : ;" 2n.

 

 

 

<, ) r ! 0 2.8.25 ,

B

 

= 0 n = 0 1 -. : ;" N2

r

! 0: " 2.8.27 B = 0 2.8.25

" = 7 + = , ;

 

 

 

 

 

 

 

R b = A J2 p

 

b = 0:

 

 

 

 

 

 

 

> 0 = " + ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

k

=

k

n =

 

k =

 

 

 

 

 

 

 

0 1

1 1

 

 

 

 

 

b

 

 

2n

| k-; 8 J2n

= 0:

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

164

2.8.1 , 2.8.6 | 2.8.8

 

 

 

0

k2n 12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

nk

= B

b C n = 0 k = 1

 

 

 

 

 

 

 

@

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

! " #

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 k2n r1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

vnk r ' =

J2n B

b

C cos 2n'

n = 0

k = 1 :

 

 

 

@

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjvnkjj2 = Z Z vnk2 r ' r dr d' = bJ20 n k2n 2 n0 + 1

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

8

 

n = 0 1 k = 1 1:

2:8:28

2:8:29

. & # '( (

4u = f r ' D = f r ' : 0 r b 0 ' =2g

 

 

@u

 

 

@u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@' '=0= g1 r

@' '= =2= g2 r 0 r b

! 2.22

u r=b= g3 ' 0 ' =2

 

 

 

 

 

 

 

0 k0 r1

0 k0 1

 

 

 

 

 

4

 

J0 B

 

b

C J0

B

b C

 

 

G r '* =

 

 

@

 

 

A

@

A

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k=1

 

 

 

 

k0 2

 

 

 

 

 

 

 

0 k2n r1 0 k2n 1

 

 

 

 

 

 

8

1 1

J2n B

b

C J2n B

b

C cos

 

 

n' cos n

+

 

X X

@

 

A

@

 

A

 

 

:

 

 

 

 

0 2n

 

2 2n

2

 

 

n=1 k=1

 

 

J2n k

 

k

 

 

 

 

 

! "

=2

b

b

u r ' = Z Z f G r '$ d d + Z

g2 G r '$ =2 d

0

0

0

 

b

 

=2

@G r '$ b d :

Z g1 G r '$ 0 d

Z g3

0

 

0

@

165

2.8.1.

. 1

nk = n2 + 2k 2 n = 1 1 k = 0 1

vnk x y = sinnx cos 2ky n = 1 1 k = 0 1:

2

0 2n 12

nk = B k C

@ b A

0 2n r1

vnk = J2n B k C cos 2n' n = 0 1 k = 1 1:

@ b A

! " # "$ " "

# # .

1.v x=0= v x= = vy y=0= v y= =2= 0:

2.v '=0= v' '= =4= v r=b= 0:

3.vx x=0= v x= =2= vy y=0= vy y= = 0:

4.v '=0= v '= =3= vr r=b= 0:

5.vx x=0= vx x= = v y=0= vy y= =2= 0:

6.v' '=0= v '= =2= v r=b= 0:

7.v x=0= vx x= =2= v y=0= v y= = 0:

8.v' '=0= v' '= = v r=b= 0:

166

9.v x=0= v x= = vy y=0= vy y= = 0:

10.v '=0= v' '= =3= vr r=b= 0:

11.vx x=0= v x= =2= v y=0= vy y= =2= 0:

12. v = v

= v

= 0:

'=0

'= =2

r=b

13.vx x=0= vx x= = v y=0= v y= = 0:

14.v' '=0= v '= = vr r=b= 0:

15.v x=0= vx x= =2= vy y=0= v y= =2= 0:

16.v' '=0= v' '= =4= v r=b= 0:

17.v x=0= v x= = v y=0= vy y= =2= 0:

18.v '=0= v' '= =2= v r=b= 0:

19.vx x=0= v x= =2= v y=0= v y= = 0:

20.v '=0= v '= = vr r=b= 0:

21.vx x=0= vx x= = vy y=0= v y= =2= 0:

22.v' '=0= v '= =4= vr r=b= 0:

23.v x=0= vx x= =2= vy y=0= vy y= = 0:

24.v' '=0= v' '= =3= v r=b= 0:

25. v

= v

= v = v

= 0:

x=0

x=

y=0

y=

167

26.v '=0= v' '= = vr r=b= 0:

27.vx x=0= v x= =2= vy y=0= v y= =2= 0:

28.v '=0= v '= =4= vr r=b= 0:

29.vx x=0= vx x= = vy y=0= vy y= = 0:

30.v' '=0= v '= =3= v r=b= 0:

 

2.8.2.

! ! " # :

 

 

1& ! ' #( ' ! ## # ) D = f*x y z& :

0 x

0

y =2 0 z g '! #

 

 

v x=0= v x= = @v@y y=0= @y@v y= =2= 0

*2:8:30&

 

@v

 

 

@z z=0= v z= = 0+

*2:8:31&

 

2& ! ' ! ' ' # )! D =f*r ' z&: 0 r b 0 ' 2

0

z hg '! #

 

@v

=

@v

= 0

@z z=0

 

@z z=h

 

@v

= 0+

@r r=b

*2:8:32&

*2:8:33&

3& c ! ! ' ! ' ' # )! D = f*r ' z& :

0 r b

0 ' =2 0 z hg '! #

 

@v

@v

 

@' '=0=

@' '= =2= v r=b= 0

*2:8:34&

v z=0= v z=h= 0:

*2:8:35&

168

. 1 | 2.8.1 , 2.8.30 ,

2.8.31 . !!" # !$

! %-

!!"'

v x y z = u x y Z z 6

0:

2:8:36

 

* 2.8.36 +, 2.8.1 , % !!" %

 

4x yu + u = 0

 

2:8:37

 

Z z + Z z = 0

 

2:8:38

 

= + :

 

2:8:39

* % ! 2.8.36 0 ! !" 2.8.30 , 2.8.31 % 0 ! !" # !$1 u x y Z z

u x=0= u x= = @u@y y=0= @u@y y= =2= 0

2:8:40

 

 

Z 0 = Z = 0:

 

 

 

 

 

 

 

2:8:41

3 | 2.8.37 , 2.8.40

4 ! %

2.8.1

%. 1 , !!" ! !

!" 2.8.19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nk = n2 + 2k 2

 

 

 

 

k =

 

 

 

 

 

 

2:8:42

 

n =

1 1

 

 

0 1

 

 

 

56 !!" # !$ 2.8.20

!"

 

 

unk x y = sinnx cos 2ky

n =

 

 

k =

 

 

:

2:8:43

1 1

0 1

 

 

jjunkjj

2

=

2 k0 + 1

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 | 2.8.38 , 2.8.41

4 ! % . 1 %.

% l = : 7 !!" ! ! *1.18

!"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m + 1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m =

!

 

 

m = 0 1

2:8:44

 

 

2

 

 

 

 

56 !!" # !$ *1.19

!"

 

 

Zm z = cos

2m + 1

z!

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjZmjj

=

 

 

= 0 1:

2:8:45

2

 

 

 

 

2

m

7 !!" ! ! ' ! 1 2.8.1 , 2.8.30 , 2.8.31 %-2.8.39 , 2.8.42 , 2.8.44 :

169

2

2

+

2m + 1

2

 

 

 

 

 

 

! n = 1 1 k = 0 1 m = 0 1 2:8:46

nkm = n

+ 2k

2

2.8.36 , 2.8.43 , 2.8.45 :

vnkm x y z = sinnx cos 2ky cos

2m + 1

z!

2:8:47

2

 

 

2

 

3 k0 + 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

jjvnkmjj

=

n = 1 1 k

= 0 1 m = 0 1

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

. ! " #$% $% & %'%(

4u = f x y z D = f x y z : 0 x 0 y =2 0 z g

 

u

x=0= '1 y z u x= = '2 y z 0 y =2 0 z

 

 

 

@u

 

 

= 1 x z

@u

y= =2

= 2 x z 0 x 0 z

 

 

@y y=0

 

 

 

@y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@u

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

@z z=0= 1

x y u

 

z= = 2 x y 0 x 0 y =2

 

 

) '

2.22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G x y z* & = 1 1

1 vnkm x y z vnkm &

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X X X

jjv

nkm

jj2

nkm

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

=1

k

=0

m

=0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+' vnkm x y z

nkm %'% $) ,%) 2.8.47 , 2.8.46 .

 

 

-. / & $% & %'%( %0 . " 0 ) 1 #$%

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u x y z = Z Z

 

Z f & G x y z* & d d d&+

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=2

 

 

 

@G x y z* 0 &

 

 

 

 

=2

 

 

 

@G x y z* &

 

 

+ Z

Z '1 &

d d& Z

Z '2 &

d d&+

 

@

 

 

 

 

 

@

 

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

0

 

 

 

 

 

 

+ Z Z 2 & G x y z* =2 & d d& Z Z 1 & G x y z* 0 & d d&

0

0

 

0

0

 

 

 

=2

=2

@G x y z

*

 

Z Z

1 G x y z* 0 d d Z Z

2

d d :

@&

 

0

0

0

0

 

 

 

 

170