Минимальная поверхностная проблема: приложение PDE Modeler

Этот пример показывает, как решить минимальное поверхностное уравнение

(11+|u|2u)=0

на единичном диске В = {(x, y) | x2 + y2 ≤ 1}, с u = x2 на контуре ∂ В.

Этот пример использует приложение PDE Modeler. Для программного рабочего процесса смотрите Минимальный Электрический Потенциал.

Эллиптическое уравнение в форме тулбокса

(cu)+au=f

Поэтому для минимальной поверхностной задачи коэффициенты следующие:

c=11+|u|2, a=0, f=0

Поскольку c коэффициентов является функцией u решения, минимальная поверхностная задача является нелинейной эллиптической задачей.

Чтобы решить минимальную поверхностную проблему в приложении PDE Modeler, выполните следующие шаги:

  1. Моделируйте поверхность как модуль круг.

    pdecirc([0 0 1])
  2. Проверьте, что в прикладном режиме задано значение Generic Scalar.

  3. Задайте граничные условия. Для этого:

    1. Перейдите в граничный режим, нажав кнопку или выбрав Boundary > Boundary Mode.

    2. Выберите все контуры путем выбора Edit > Select All.

    3. Выберите Boundary > Specify Boundary Conditions.

    4. Задайте граничное условие Дирихле u = x2. Для этого задайте h = 1, r = x.^2.

  4. Задайте коэффициенты, выбрав PDE > PDE Specification или нажав кнопку PDE на панели инструментов. Задайте c = 1./sqrt(1+ux.^2+uy.^2), a = 0, и f = 0.

  5. Инициализируйте mesh путем выбора Mesh > Initialize Mesh.

  6. Уточнить mesh можно путем выбора Mesh > Refine Mesh.

  7. Выберите нелинейный решатель. Для этого выберите Solve > Parameters и проверьте Use nonlinear solver. Установите параметр допуска равным 0.001.

  8. Решить УЧП можно путем выбора Solve > Solve PDE или нажатия кнопки = на панели инструментов.

  9. Постройте график решения в 3-D. Для этого выберите Plot Parameters. В получившемся диалоговом окне выберите Height (3-D plot).