我想近似有一个有限的差异。一方面,似乎
另一方面,
我可能错了,但我认为他们都有截断错误. 我应该使用这些有限差分中的哪一个?
哪个有限差分更好地逼近你你'uu′?
计算科学
有限差分
微分方程
2021-12-19 16:32:56
1个回答
确实没有等效于运算符的良好有限差分。在科学计算的早期,人们的想法是每个微分算子都将被一些有限差分表达式所取代,而有限差分算子将是最准确的可用算子,通常是中心差分。
我相信这个问题首先由 Brian Spalding 正确陈述
“对于孤立的一阶导数或二阶导数表达式没有最佳公式;它是一阶和二阶导数的组合,因为它们出现在特定的微分方程中,需要用代数表达式来表示” (Spalding,DB,1972 年。一种涉及一阶和二阶导数的微分表达式的新型有限差分公式。国际工程数值方法杂志,4(4),pp.551-559。)
这比仅在产生它的对流扩散方程的背景下要普遍得多。它适用于任何类型的 ODE 和 PDE。重要的不是每个术语的错误,而是整个组合的错误。这有时称为错误消除。令人惊讶的是,近 50 年后,一些社区仍然不承认这一点。
还必须强调的是,准确性并不是唯一需要的属性。边界的稳定性、保护性、逆风和行为也必须考虑在内,有时可能会发生冲突。效率(在各种意义上)和易于编码也很重要。
处理这个问题的书籍很少,因为大多数作者都是从自己的专业和自己的传统中写作的。然而,研究这类问题的技术确实存在,例如色散分析和“等价方程”分析。但在最广泛的背景下,这仍然是一个研究问题。