一类复合型二阶线性偏微分方程边值问题解的相似构造法
A Similar Construction Method for Solving Boundary Value Problems of a Composite Second-Order Homogeneous Linear Partial Differential Equation
摘要: 本文研究了一类复合型二阶线性偏微分方程边值问题,通过将此类复合型偏微分方程的解式进行整理和化简,发现其解式是由左区和右区的引解函数、衔接性条件以及内外区条件的系数组装成的,而引解函数是由微分方程的两个线性无关解构成,且其解具有相似结构的形式,于是提出了求解此类复合型偏微分方程边值问题的相似构造法。经研究发现:相似构造法不仅能够使得部分边值问题的解答过程更加精简、降低了求解此类方程的难度且解式优美,还进一步揭示了解的内在性质和规律,为解决相应的数学问题以及油气藏等方面的工程问题提供了相适合的工具,也为部分软件分析的理论知识打下了基础。
Abstract: In this paper, we study the boundary value problem of a class of composite second-order linear partial differential equations, and by sorting out and simplifying the solutions of such composite partial differential equations, it is found that the solution is composed of the induction function of the left and right regions, the cohesive condition and the coefficient of the inner and outer region conditions, and the induction function is composed of two linear independent solutions of the differential equation, and the solutions have a similar structure. It is found that the similarity construction method can not only simplify the solution process of some boundary value problems, reduce the difficulty of solving such equations and solve them beautifully, but also further reveal the intrinsic properties and laws of understanding, provide suitable tools for solving corresponding mathematical problems and engineering problems in oil and gas reservoirs, and also lay a foundation for the theoretical knowledge of some software analysis.
文章引用:钱雪, 郑鹏社. 一类复合型二阶线性偏微分方程边值问题解的相似构造法[J]. 理论数学, 2024, 14(5): 9-17. https://doi.org/10.12677/pm.2024.145155

参考文献

[1] 闵嗣鹤, 严士健. 初等数论[M]. 第3版. 北京: 高等教育出版社, 2003: 149-162.
[2] 李顺初. 二阶常系数齐次线性微分方程边值问题的解的相似结构[J]. 西华大学学报(自然科学版), 2007, 26(1): 84-85.
[3] 李顺初. 二阶齐次线性微分方程的边值问题的解的相似结构[J]. 西华大学学报(自然科学版), 2009, 28(5): 40-41 90.
[4] 李顺初. 微分方程解的相似结构初探与展望[J]. 西华大学学报(自然科学版), 2010, 29(2): 223-226 238.
[5] 陈宗荣. 复合扩展变型Bessel方程边值问题的相似构造解法[J]. 凯里学院学报, 2012, 30(3): 5-8.
[6] 白丽霞, 李顺初, 桂东冬. 复合型第二种Weber方程边值问题的新解法[J]. 中北大学学报(自然科学版), 2014(6): 633-637
[7] 夏文文, 李顺初, 桂东冬. 求解复合型Tschebycheff方程一类边值问题的相似构造法[J]. 陕西理工学院学报(自然科学版), 2015(2): 69-72.
[8] 董晓旭. 三区复合型微分方程边值问题解的构造及其应用[D]: [硕士学位论文]. 成都: 西华大学, 2015.
[9] 李顺初, 何签, 夏星, 桂钦民. 三区间复合型第二种Weber方程边值问题的相似构造法[J]. 徐州工程学院学报(自然科学版), 2021, 36(4): 1-9.
[10] 何签, 李顺初, 董晓旭, 夏星, 彭春. 三区间复合型第一种Weber方程边值问题求解的新方法[J]. 内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版), 2022, 51(1): 59-67.
[11] 郑鹏社, 杨雨, 李顺初, 桂钦民. 三区复合型Tschebycheff方程边值问题的相似构造法[J]. 徐州工程学院学报(自然科学版), 2022, 37(4): 8-14.
[12] 郑鹏社, 汤杰. 三区间复合型超几何方程边值问题解的相似结构[J]. 西华大学学报(自然科学版), 2023, 42(2): 103-110.
[13] 郑鹏社, 杨雨, 李顺初. 三区复合型连带Legendre方程边值问题的相似构造法[J]. 温州大学学报(自然科学版), 2023, 44(3): 11-19.
[14] 李顺初, 付雪倩, 范林, 邵东凤, 刘盼. 三区间复合Laguerre方程边值问题的解的相似结构[J]. 陕西理工大学学报(自然科学版), 2023, 39(4): 69-75.
[15] 叶云志, 陈伟华. 勒让德函数在电磁场求解中的应用[J]. 中外企业家, 2012(16): 180.
[16] 刘巍, 肖汶斌, 程兴华, 等. 提高近场精度的海洋声学快速场改进模型[J]. 国防科技大学学报, 2019, 41(6): 168-174.
[17] 董婵婵, 武怀彬, 张芳, 高小帆, 桂志国. 一种改进的基于偏微分方程图像的降噪算法[J]. 中北大学学报(自然科学版), 2014(6): 745-749.
[18] Li, S., Zhang, D., Zheng, P. and Gui, Q. (2017) Similar Structure of Solution for Triple Media Shale Gas Reservoir. Journal of Petroleum Science and Engineering, 152, 67-80. [Google Scholar] [CrossRef
[19] Luo, J., Zheng, P., Li, S., Dong, X. and Gui, Q. (2023) Research on Nonlinear Spherical Seepage Model Solution of Fractal Composite Reservoir considering Quadratic Pressure Gradient under Elastic Outer Boundary. Petroleum Science and Technology, 1-28. [Google Scholar] [CrossRef
[20] Zheng, P.-S., Zheng, Y.-S., Li, S.-C., Leng, L.-H. and Xia, X. (2021) Analysis of Flow Characteristics of the Dual Media Shale Gas Reservoir with the Elastic Outer Boundary. SN Applied Sciences, 3, Article No. 800. [Google Scholar] [CrossRef
[21] Chatas, A.T. (1966) Unsteady Spherical Flow in Petroleum Reservoirs. Society of Petroleum Engineers Journal, 6, 102-114. [Google Scholar] [CrossRef
[22] Wang, F.R , Li, S.C., Zheng, P.S., et al. ( 2013) Similar Constructive Method for Solving the Solution of Unstable Seepage Flow Model in the Spherical Shaped Matrix of Dual-Porosity Reservoir. In: Sung, W.-P., Kao, J.C.M. and Chen, R., Eds., Environment, Energy and Sustainable Development, CRC Press, Boca Raton, 725-729.
[23] Li, S., Zhao, C., Zheng, P. and Gui, Q. (2019) Analysis of Oil and Gas Flow Characteristics in the Reservoir with the Elastic Outer Boundary. Journal of Petroleum Science & Engineering, 175, 280-285. [Google Scholar] [CrossRef
[24] 唐娅. 基于弹性外边界的双孔油藏球向非线性渗流模型解的研究[D]: [硕士学位论文]. 成都: 西华大学, 2023.
[25] 李冬冬. 页岩气藏多重介质渗流规律研究[D]: [博士学位论文]. 青岛: 中国石油大学(华东), 2020.
[26] 李顺初. 复合型微分方程的边值问题的相似构造解法[J]. 西华大学学报(自然科学版), 2013(4): 27-31.
[27] Bronson, R. (1994) Schaum’s Outline of Theory and Problems of Differential Equations. McGraw-Hill, New York, 77-78.