Может ли уравнение переноса с переменной скоростью быть консервативным?

13

Я пытаюсь понять уравнение адвекции с переменным коэффициентом скорости немного лучше. В частности, я не понимаю, как уравнение может быть консервативным.

Уравнение адвекции ,

ut+x(vu)=0

Давайте интерпретировать как концентрацию некоторых физических видов ( c m - 3 ) или некоторой другой физической величины, которая не может быть создана или уничтожена. Если мы интегрируем u ( x , t ) по нашей области, то мы должны получить константу,u(x,t)cm3u(x,t)

xminxmaxu(x,t)dx=constant

(Это то, что я имею в виду, будучи консерватором.)

Если теперь мы позволим скорости быть функцией пространства (и времени), , то необходимо применить правило цепи, чтобыv(x,t)

ut+vux+uvx?=0

Последний термин «выглядит» как исходный термин, и это меня смущает. Он будет увеличивать или уменьшать величину зависимости от расходимости поля скоростей.u

Следуя этому вопросу , я понимаю, как наложить сохранение граничных условий. Однако для уравнения адвекции с переменной скоростью я не понимаю, как можно получить граничные условия сохранения из-за дополнительного «исходного члена», который вводится путем применения правила цепочки. Может ли это уравнение быть консервативным? Если да, то как можно применять правильные граничные условия?

boyfarrell
источник

Ответы:

15

vu

Ω(vu)=Ω(vu)n.

Ω=(a,b)ut+(vu)x=0

(abu)t=abut=ab(vu)x=vu|ab

где термин справа - это просто разность потоков между левой и правой границами.

vuv

Джед браун
источник
Спасибо за действительно четкий ответ, еще раз, Джед! Я думаю, что задам дополнительный вопрос к этому, но сначала нужно попытаться реализовать ваше предложение.
boyfarrell