不规则网格上拉普拉斯算子的特征值

计算科学 pde 特征值 本征系统
2021-11-26 20:05:26

我有以下设置:

  • 一个不规则形状的域,表示为点的网格
  • 拉普拉斯算子,连同边界条件

我正在寻找该算子的特征值,即满足边界条件和

2f=λf
对于某些功能f和常数λ. 我不知道λ先验,实际上问题的一部分是找到可能的值!

到目前为止,我在特殊情况下得到了什么,其中边界条件是一个常数(例如 0s):

  • 拉普拉斯算子,当作用于离散的点网格时,就变成了线性运算——例如矩阵变换
  • 所以我可以寻找它的特征值

我认为这很好用,但不能很好地概括。例如,现在我想用边界条件解决问题,例如在边界上

fn=0
现在我不认为我可以将其表达为矩阵特征向量问题 - 或者我可以?

对于上下文,我正在解决不规则形状域上的鼓振动问题。给定一个域,上述问题的解决方案给出了鼓的振动形状,以及相关的频率(可以从特征值推导出来)。这里的边界条件是f=0在边界上,它很好地解决了 - 例如,我可以生成这样一张漂亮的图片(这里我的域是一个半圆):

振动鼓问题的一种特征解

但是,现在我想将其扩展到圆柱体容器中的水波。边界条件变成了在上述边界处消失的偏导数 - 我觉得没有想法。所有帮助将不胜感激。

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