Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Nemets (1).docx
Скачиваний:
175
Добавлен:
18.02.2016
Размер:
2.04 Mб
Скачать

43.Уравнение диффузии газов.

Если среда неравномерно заполнена газом, то происходит его диффузия с места с более высокой концентрацией в место с более низкой. Такое же явление наблюдается и в растворах, когда концентрация растворенного вещества в объёме непостоянная. Рассмотрим процесс диффузии газов в полой трубке, наполненной пористой средой. Считаем, что в любой момент времени концентрация вещества по поперечному сечению трубки одинаковая, тогда процесс диффузии может быть описан функцией u(t,x), которая представляет концентрацию в сечении трубки x в момент времени t.Согласно закону Нернста, масса газа, протекающего через сечение x трубки за промежуток времени (t;t+) равна:

Здесь D- коэффициент диффузии, S-площадь поперечного сечения трубки, W-плотность диффузионного потока, равная массе газа, протекающей в единицу времени, через единицу площади. Исходя из определения концентрации, масса газа в некотором объёме V равна:

Отсюда получаем, что изменение массы газа на участке трубки (x1, x2) при изменении концентрации наравно:

Здесь c(x)- коэффициент пористости.

Определение 1: Коэффициентом пористости называется отношение объёма пор ко всему объёму.

Составим уравнение баланса массы газа на участке трубки (x1, x2) за промежуток времени (t1,t2).

Учитывая произвольность выбора промежутка времени ,и куска трубки,из последнего равенства получаем равенство подынтегральных функций:

Это уравнение называется уравнением диффузии. Его вывод осуществляется при условии, что в трубке отсутствуют источники вещества, и диффузия через стенки трубки отсутствует. Учёт этих условий приводит к более сложному уравнению.

44.Постановка краевых задач для уравнений параболического типа.

Для выделения единственного решения уравнения необходимо к уравнению присоединить начальные и граничные условия. Начальное условие в отличии от уравнений гиперболического типа состоит лишь в задании значений функции в начальный момент времени . Граничные условия могу быть различны в зависимости от температурного режима на границах. Рассматривают три основных тппа граничных условий:

1.На конце стержня задана температура

, где – функция, заданная в промежутке, причёместь промежуток времени, в течении которого изучается процесс.

2.На конце задано значение производной

. К этому условию мы приходим, если задана величина теплого потока , протекающего через торцевое сечение стержня,

, откуда , где- известная функция, выражающаяся через поток через заданный потокпо формуле.

3.На конце задано линейное соотношение между производной и функцией

. Это граничное условие соответствует теплообмену по закону Ньютона на поверхности тела с окружающей средой, температура которой θ известна. Пользуясь двумя выражениями для теплового потока, вытекающего через сечение

получим:

, . Получаем математическую формулировку третьего граничного условия в виде:

, где - коэффициент теплообмена,- некоторая заданная функция. Для концастержнятретье граничное условие имеет вид:.

Граничные условия при имогут быть разных типов, так что число различных задач велико.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]