对于非线性偏微分方程,源项是否应离散化为你j你j或平均超过(你j + 1+你j - 1) / 2(你j+1+你j-1)/2?

计算科学 数值分析 非线性方程 泊松
2021-12-21 14:19:15

一维非线性泊松方程,

0=2ux2f(u)

可以离散为给出,

uj12uj+uj+1=h2f(uj)

在哪里h是网格的步长。

将非线性源项写为解决方案变量的平均值是否有任何优势(一般而言)uj¯在相邻的网格点上?

例如,

f(uj)f(uj¯)

在哪里,

uj¯=12(uj1+uj+1)

我在实践中注意到,这有时会在使用松弛方法时提高解决方案的稳定性。

2个回答

对于您的示例方程,采用平均方法,局部一致性误差

1h2[u(xh)2u(x)+u(x+h)]f(12[u(xh)+u(x+h)])=12fuuxxh2+hot.
将是有序的2(而不是订单3)。(hot.表示高阶项)

因此,如果您的总体近似值是有序的1,例如,如果您在某处使用逆风,则没关系。

如果您使用高阶方案,那么这种方法将限制您的收敛速度。

如果从 Galerkin 的角度来看,右侧也可以近似为

16(f(ui1)+4f(ui)+f(ui+1)),

我相信开普勒公式。这对第一次采样有效f(u)然后用分段线性函数逼近。如果采样u是分段线性逼近的,那么非线性f将破坏此属性,没有给出一般规则。