条件函数fs在对应边界点处的值,是已知的。
23hh0qhph1
4
图512近邻边界的结点3.边界条件的近似处理为了求解给定的边值问题,还必须对边界条件,以及具体问题中可能存在的分界面上的衔接条件,进行差分离散化处理,以构成相应的差分边值问题。这里,我们只考虑正方形网格分割下的边界条件的近似处理。⑴第一类边界条件如果网格结点正好落在边界L上,因此对应于边界条件(2)式的离散化处理,就是把点函数fs的值直接赋予对应的边界结点。如果边界L不通过网格分割时所引进的结点(例如图512中的1、2结点是边界线L与网格线的交点,并不是网格分割时所引进的网格结点),那末在紧邻边界的结点的差分格式应选用(4)式,这时,把点函数fs的值直接赋予边界线L与网格线的交点1和2。⑵第二类边界条件应当指出,从实际电场问题的分析出发,如图513所示,以电力线为边界的第二类齐次边界条件是常见的一种情况。
由于该处
0
L
(5)
这时,可沿着场域边界外侧安置一排虚设的网格结点,显然,对于边界结点0,
0,故必有13,因此相应于边界条件(5)式的差分计算格式为
2124400
(6)
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fD虚E2设301结4点h边界s
A2304Ah1
h
图513第二类齐次边界的一种情况图514对称线上结点的差分格式同样,在许多工程问题中,常常能够判定待求电场具有某些对称性质,这样只需要计算某一对称部分的场就能完全决定整个场的分布。为此,还必须导出位于场的对称线上的结点所满足的差分计算格式。以对称线与网格结点相重合为例(见图514),设AA线为一对称线,对于位于对称线上的任一结点0,由拉普拉斯方程(因对称性,必有13)可得相应的差分计算格式是2124400(7)⑶媒质分界面上的衔接条件在此选取两种情况进行差分离散化的处理。分界面与网格线相重合的情况;设分界面L与网格线相重合,如图515所示,在两种媒质εa和εb中电位都满足拉普拉斯方程。容易导得,两种媒质分界面上衔接条件在结点0的差分格式为
h
22K12344001K1K
其中
(8)
K
a
ab
。
23
b
h
a3
2104
014h
b
h
图515分界面与网格线相重合图516分界面L对网格呈对角线形态分界面对于网格呈对角线形态的情况:如图516所示,分界面L对于网格呈对角线形态,在两种媒质a和b中电位都满足拉普拉斯方程。容易导得,两r