[解決方式]我們可以使用變數替換法,來求解具有高階空間微分項之PDE方程式。 範例uxxxx-uxxyy+uyyyy =0為例 (1) 引入二階偏微分變數u,其兩次導函數為P= uxx,Q= uyy,則原始方程式變為Pxx+ Pyy+ Qyy=f(2) 求解此等效方程式,而變數共有u、P、QPxx+ Pyy+ Qyy=fuxx =Puyy=Q(3) 使用通用型PDE模版設定,即Gamma1=(Px, Py+Qy),F1=fGamma2=(ux, 0),F2=PGamma3=(0, uy),F3=Q(4) 對於邊界條件,考慮使用Dirichlet條件0 = (given value of u) - u-n*Gamma2 = G2-n*Gamma3 = G3其中,G2 = -nx*(given value of ux)G3 = -ny*(given value of uy)(5) 參考附加檔(high_order_derivatives.mph),使用參數包含f=1。以及邊界條件如下:Boundaries 1 - 2: u = 0, uxx = uyy = 0Boundary 3: u = x, uxx = 0, uyy = -xBoundary 4: u = sin(y), ux = sin(y), uy = cos(y)
(1) 首先,需先將我們PDE方程式轉換成一組二階PDE方程式,假如選擇係數型PDE模式的話,則可以設定3 PDEs ( 三個因變數U=(u,v,w) )。(2) 求解形式選擇 Time dependent,而在Subdomain設定中,輸入每個方程式的正確係數,來得到正確的系統【範例】uttt-uxx=0為例拆解系統方程式,可得到三組一階時間微分之相依方程式。wt-uxx=0vt-w=0ut-v=0
【範例】參考範例檔(phase_transition.mph),包含有相位改變的擴散作用,初始是單相,擴散常數為D=1 m^2/s,經過一段時間後,相位從左下角(x,y) = (0,0)以速度2 m/s的45度角方向漸變,新相位的擴散係數是D=51m^2/s,使用表示式:1+50*step(x+y-2*t,0.1)