【摘要】:对于第一类边界条件,主要有两种不同精度的处理方法。图1.4.3 直接转移第二种方法是线性插值。对于图1.4.3中的点P,可取B和C两点或Q和R两点作线性插值或一次插值的截断误差为O或O。于是,在结点P处,有但点C一般不是结点,因此需要以点B和点E的值作线性插值,来近似表示u,即于是进一步近似,取由点Q的第三类边界条件最终得到点P的差分方程为
一般情况下,边界Γ是一条曲线,并且不和差分网格结点吻合,需要作近似处理才能达到要求的计算精度。对于第一类边界条件,主要有两种不同精度的处理方法。
第一种方法是零次插值,也称做直接转移,这是一种最简单的近似处理方法,如图1.4.3所示。若边界结点S正好落在边界Γ上,此时有
uS=φ(S)
若边界点P不在边界Γ上,可在边界Γ上取一个与点P最靠近的网格线上的点,如图1.4.3中的点R,以φ(R)近似代替,即uP=φ(R)。零次插值的局部误差为O(h)或O(l)。
图1.4.3 直接转移
第二种方法是线性插值。对于图1.4.3中的点P,可取B和C两点或Q和R两点作线性插值
或
一次插值的截断误差为O(l2)或O(h2)。
对于第二、第三类边界条件,处理方法有多种,这里介绍比较简单的处理方法,为了叙述方便,采用正方形网格,即l=h。
若外法向与坐标轴平行,如图1.4.4所示,此时,分别有
图1.4.4 外法向与坐标轴平行
于是,边界结点P的第三类边界条件可离散化为
若外法线与坐标轴方向不平行,如图1.4.5所示,则
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图1.4.5 外法向与坐标轴不平行
图1.4.6 边界点处理
于是,边界结点P的第三类边界条件可离散化为
若边界点P不在边界Γ上,如图1.4.6所示,此时,过点P作边界Γ的外法线,交边界Γ于点Q,另一端交网格线于点C。显然,,。于是,在结点P处,有
但点C一般不是结点,因此需要以点B和点E的值作线性插值,来近似表示u(C),即
于是
进一步近似,取
由点Q的第三类边界条件
最终得到点P的差分方程为
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