计算题

在一降膜反应器中，液膜在重力下沿固壁表面向下流动，吸收气相中的反应组分并在液相中进行一级化学反应，参见图。设膜内流速分布由下式给出（此处y＝0为气液界面）则膜内反应物的浓度分布由以下方程描述中δ为膜厚，D为反应物在液相中的扩散系数，k为一级反应速率常数。边界条件为试导出上述问题的特征值问题，判断特征值和特征函数是否存在，给出其正交性定义。假设特征函数Y_n（y）为已知，试给出膜内浓度分布c（x，y）的级数形式的解，并给出其中系数的计算公式。

问答题解下列矩形域的拉普拉斯方程定解问题。

问答题用分离变量法求解以下一维热传导方程的定解问题。

问答题证明：圆形区域上Laplace方程在圆对称情况下的通解为式中r为径向极坐标，A、B为任意常数。

问答题判别以下方程的类型，并指出变系数中自变量取值范围。

问答题对于双组分Langmuir吸附问题，若色谱柱内初始时刻含有溶质，即试讨论当初始组成（c10，c20）给定时，对于不同的进料组成（c1f，c2f），溶质在色谱柱内的大致分布情况，请在浓度平面上绘出不同进料状态下的组成路线，确定不同相干波的类型，并草绘出相应的浓度空间分布。