任何误差分析都基于泰勒展开。因此,如果我采用有限差分方案,我可以通过 Taylor 使用另一个节点处的已知值来计算函数在任何点的值。但是,如果我在域的“边缘”,函数的值是由边界条件固定的,那么如何处理呢?例如,在我可以说的域内部
边界条件对局部误差的影响
计算科学
pde
有限差分
2021-12-11 02:26:33
所以我的问题是边界条件如何影响计算局部误差的泰勒展开式?
2个回答
正如您正确指出的那样,FD 的两点中心方案是局部二阶方案,这使其成为全局一阶。我认为您缺少的重要一点是,在空间网格边缘具有指定值的 FD 方案中,您始终位于域内。由于值是已知的,因此您永远不必在边界处近似一阶导数。如果你没有在边界评估你的 DE,你不必担心你的错误,因为没有任何错误。
现在,如果您有二阶空间导数,对于其他类型的边界条件,事情会变得更加复杂,因为您必须确保边缘处的有偏方案至少与内部方案一样高阶。
编辑:查看您对其他答案的评论,这就是我认为您被挂断的地方。
当您分析标准内部节点时,您以
所以你有二阶本地错误。您通过使用泰勒展开式达到了这一点
以及左侧邻居的类似扩展。现在想象一下,您正位于具有指定函数值的边界旁边的节点处。扩张
仍然成立。您之前的分析仍然适用于添加的信息,因为您对一阶导数的近似假设您可以准确地评估左右邻居的函数。的事实是无关紧要的,因为你已经表现得像给你和一样。希望这对您来说更清楚一些。
您可以在您的方案中非常容易地使用边界条件。如果您有狄利克雷边界条件,这意味着指定边界处的值,您只需使用它们而不是或。
仅当您具有复杂的形成边界(即二维中的弯曲边界)时,您的方案的准确性可能会降低。然后您必须使用 Shortley-Weller 方案,该方案仅是一阶准确的。
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