计算流体动力学:关于三阶精确有限差分逼近的问题

计算科学 有限差分 流体动力学 准确性
2021-12-10 13:32:51

根据本文,以下有限差分近似是三阶精确的:

dρjdx2η3ρj+1/2ρj1/2Δx+1+η3ρj1/2ρj3/2Δx, with η=uΔtΔx.

但我不明白这是如何精确到三阶的。如果你泰勒展开你得到: 因此,这个方案充其量是一阶准确的?有关参考,请参阅所链接论文的第 6 页。或者这张图片在这里: ρj

ρj+1/2ρj1/2Δx=dρidx+Δx224d3ρjdx3+O(Δx3),
ρj1/2ρj3/2Δx=dρidxΔxd2ρjdx2+13Δx224d3ρjdx3+O(Δx3).
在此处输入图像描述

1个回答

我认为您应该检查整个方程的顺序,而不仅仅是的这个特定近似值。将整个表达式替换回方案的定义(第 6 页顶部,缺少 并计算方程 的真解ρxu

ρj+12n+1ρj+12nδt+uρ¯j+1ρ¯jδx=0
ρρt+uρx=0

对于一阶方案,我得到一阶(代码): 二阶: 三阶: 所以顺序如论文所述。

12hu(η1)ρxx,
16h2u(η21)ρxxx,
124h3u(η32η2η+2)ρxxxx,