拉普拉斯方程,也称为谐波方程和势方程,是一种偏微分方程,最早由法国数学家拉普拉斯提出。
拉普拉斯方程是液体表面曲率和液体表面压力之间关系的公式。
曲面称为曲面。
通常,使用两个相应的曲率半径来描述表面,即在表面上的某个点处绘制垂直于该表面的直线,然后通过该线制作一个平面。
平面和表面的截面是曲线,并且在该点与曲线相切的圆的半径称为曲线的曲率半径R1。
第二剖面线及其曲率半径R2可以通过使第二平面垂直于第一平面并与表面相交来获得。
液面的弯曲可以用R1和R2表示。
如果液体表面弯曲,则液体P1内部的压力将与液体外部的压力P2不同,并且液体表面的两侧之间将存在压力差△P = P1-P2,这称为附加压力。
压力。
其值与液体表面的曲率有关,可以表示为:其中γ是液体的表面张力系数,称为拉普拉斯方程。
在数学公式中
拉普拉斯方程是:其中∥是拉普拉斯算子,而这里的拉普拉斯方程是二阶偏微分方程。
在三维情况下,拉普拉斯方程可按以下形式描述。
可以将问题简化为求解对于实变量X,y和Z可二阶微分的实函数φ
∇2称为拉普拉斯算子。
拉普拉斯方程的解称为谐波函数。
如果在等号右边是给定的函数f(x,y,z),即:
然后将该方程称为泊松方程。
拉普拉斯方程和泊松方程是最简单的椭圆偏微分方程。
偏微分算子(可以在任何维空间中定义)称为拉
普拉斯算子。
方程解
它称为谐波函数,可以在建立方程的区域进行分析。
如果任何两个函数满足拉普拉斯方程(或任何线性微分方程),则这两个函数的总和(或它们的任何线性组合)也满足上述方程。
这种非常有用的特性称为叠加原理。
根据这一原理,可以将已知的复杂问题的简单特殊解组合起来,以构建具有更广泛适用性的一般解。