【摘要】:前面所讨论的差分格式是基于均匀网格基础上的,以下针对一般的二阶椭圆型微分方程,考虑如何建立它在非均匀网格上的差分格式。图1.6.2 非均匀网格设有非均匀网格如图1.6.2所示。采用待定系数法构造非均匀网格的差分格式。也可利用非均匀网格下的一阶和二阶差商来逼近导数。在图1.6.1中,采用下面的差商根据网格点所在的位置,选取上述不同的表达式代入微分方程,即得到在非均匀网格下的差分方程。
前面所讨论的差分格式是基于均匀网格基础上的,以下针对一般的二阶椭圆型微分方程,考虑如何建立它在非均匀网格上的差分格式。
考查如下的边值问题
其中,D是具有边界Γ的有界区域;a,b,c,d,e均为x,y的已知函数;a(x,y),b(x,y),c(x,y),d(x,y),e(x,y)和f(x,y)在D+Γ上连续,且a(x,y)≥a0>0,b(x,y)≥b0>0,e(x,y)≤0。
图1.6.2 非均匀网格
设有非均匀网格
如图1.6.2所示。采用待定系数法构造非均匀网格的差分格式。引入差分算子Lδhl,令
Lδlh(u0)=c0u0+c1u1+c2u2+c3u3+c4u4 (1.6.5)
其中,ui=u(Pi)(i=0,1,2,3,4),ci为待定常数。
由Taylor展开,有
其中,(www.daowen.com)
将式(1.6.6)~式(1.6.9)代入式(1.6.5),得
为了使Lδlh(u0)可作为L(u0)的逼近,与方程
比较,令系数对应相等,此即所谓的待定系数法。于是
解方程组,得到
其中,p0=l2h2δ1δ2δ3δ4,pa=-2h2δ2δ4,pb=-2l2δ1δ3,pc=-lh2δ2δ4(δ3-δ1),pd=-l2hδ1δ3(δ4-δ2)。将这些系数代入式(1.6.5)所得到的差分算子Lδlh(u0)逼近微分算子L(u0),其截断误差为O(l+h)。
也可利用非均匀网格下的一阶和二阶差商来逼近导数。在图1.6.1中,采用下面的差商
根据网格点所在的位置,选取上述不同的表达式代入微分方程,即得到在非均匀网格下的差分方程。
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