PDE 的稳定性分析简化

计算科学 pde 有限差分 稳定
2021-11-29 09:40:24

我有非线性 PDE

U(z,t)t+A(U)U(z,t)z+B(U)U(z,t)+C(z,t)=0,
在哪里A(U)B(U)保证是真实的和积极的。

我想使用MacCormack 有限差分法对其进行数值求解。对于(冯诺依曼)稳定性分析,我使用了 PDE 的线性化版本,没有C(z,t),因为该术语不会导致错误的不稳定性。

没有B,我检索了预期的 CFL 条件。该案例也是MacCormack方法及其稳定性的文本中发现的典型示例,但我没有看到任何示例B0. 如果我不忽视B,稳定性分析仍然是可行的,只是比没有它更混乱,由此产生的条件Δt(和Δz) 不太明显。

那么,忽略它是否安全B为了简单的稳定性分析?

1个回答

考虑以下情况A=C=0而且,正如你所说,B>0. 然后你只需在每个点都有一个 ODEz有一个衰减为零的解(至少如果B有界远离零)。然后,您可以应用为 ODE 开发的常用步长标准。换句话说,你需要

ΔtcB(z,t)
如果您要使用显式方法(例如,前向 Euler 方法,c=2; 其他方法具有其他稳定性常数)对于 ODE 在z. 由于您想在任何地方使用相同的时间步,您需要
ΔtcminzΩ1B(z,t).