冻结系数与恒定系数

计算科学 pde
2021-12-10 08:34:57

这是关于冻结系数方法的问题的后续我认为这应该是一个单独的问题。冻结系数问题是通过固定变系数问题的系数得到的。例如,考虑 pde

ut=a(x)uxx,xR,u(0,x)=u0(x)
,然后在每个网格点xi我们可以有一个冻结的问题
ut=a(xi)uxx
. 然而,即使它是一个冻结问题,从某种意义上说,如果我写一个有限差分方案,那么在每个网格点,扩散系数都是恒定的,但这与考虑问题仍然有很大不同
ut=auxx,xR,u(0,x)=u0(x)
在哪里a只是一个常数。因此,对于后一种情况,要计算有限差分方案的放大因子,我只需要在某个网格点处根据傅里叶变换编写一次方程xi,但是如果我冻结系数,我必须在每个节点上考虑它并重新计算每个节点的放大因子。所以,如果是这样的话,冻结系数问题和常系数问题不等价,常系数问题是冻结系数问题的子问题,对吗?

还有另一个相关的问题:如果我让事情变得更复杂,让a=a(t,x),那么根据定义我不能使用傅里叶分析,但是,如果我冻结系数,它完全适用吗?我是否必须以特殊方式处理与时间相关的系数?我正在寻找冻结系数方法背后的一些直觉。它似乎使一切变得更简单,但我不想滥用它并知道我的局限性。

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