是否有像我们对 5 点拉普拉斯算子那样的 9 点拉普拉斯算子的冯诺依曼稳定性分析?

计算科学 pde 有限差分 离散化
2021-12-12 21:13:06

对于二维拉普拉斯方程的空间精度,9 点模板优于 5 点模板。

tq=r(x2q+y2q)

对于 FTCS(前向时间,中心空间)方案,收敛于 5 点模板,r/2δt/δx2

9点模板的条件是什么?

1个回答

实际上有几种不同的 9 点模板在使用,但它们都可以写成标准和倾斜 5 点模板的线性组合。执行通常的冯诺依曼分析,会产生类似 其中因此稳定性标准仍然是eikx+ily

an+1=an(1λ+αλ2[cosθ1+cosθ2]+λ1α2[cos(θ1+θ2)+cos(θ1θ2)])
λ=rΔtΔx2λ12,推导和证明留给读者作为练习。这应该不足为奇,因为对于与坐标系对齐的平面波的“最坏情况”,5 点和 9 点模板都塌陷回 1D 情况。