非线性边界条件下求解偏微分方程的数值方法

计算科学 pde
2021-12-04 06:01:28

我有以下问题:

wt=1r2r(r2D1wr)drddt=C1(C2+C3(rdrd,0)0.5)D12rd

其中

D1=AeBwA=constB=constC1=constC2=constC3=constrd,0=constt0r[0,rd]

初始条件和边界条件为:

w(0,r)=w0w(t,0)r=0D1w(t,rd)r=(1w)rddrddt

问题是什么数值方法适合求解这个方程?

我尝试的是使用有限差分法求解该方程,但存在非线性边界条件,不允许使用该方法。

1个回答

好的,所以耦合,因为您的扩散系数是的函数。中的非线性边界条件没什么大不了的,因为在空间离散化后,您将拥有空间中的微分和代数方程的集合,您可以使用隐式方法来处理它。更棘手的是随时间变化,因为这会影响您处理空间离散化的方式。drd/dtwwwrd

作为第一次尝试,我将重新调整空间坐标 ,并根据重新表达的 PDE 。中,您的 BC 现在位于,它不应该真正影响径向对称 BC 或 Dirichlet 初始条件。它将影响(现在)处的通量 BC。重新缩放径向坐标使得可以上用固定节点位置中,节点位置将随时间变化,除了 0 处的节点)。您应该能够使用有限差分离散化,它会很好。rwξ=r/rdξ01r=rdξ=1ξ[0,1]r

其他方法也是可能的,例如带有切割单元的 FEM,但除非您熟悉这种方法,否则我不会立即研究这种方法。