我可以使用哪个具有精确解的 2D PDE 来测试/验证我的 FEM-PDE 代码?

计算科学 有限元 pde 测试 确认
2021-12-10 19:06:28

我创建了一个程序来使用有限元方法求解二维、时间相关的 PDE,并获得二维声波方程的合理外观结果。现在我想更进一步,用已知的精确/分析解决方案解决 PDE 以进行比较。但是,我很难找到合适的方程。似乎没有二维、时间相关的方程具有不涉及无限和等的解析解。我考虑过采用 1D 方程并将其扩展到二维,只需在 2D 域上求解而不改变任何内容,实际上是沿 y 轴复制方程。然而,边界条件似乎把事情搞砸了,这些一维方程适用于无限域,即整个实轴。

有这样的等式供我使用吗?是否有不同的既定方法来测试 PDE 求解器实现的正确性?

1个回答

正如 Maxim 的评论所指出的,您应该能够创建您喜欢的任何解决方案,通过原始的连续 PDE 进行调整,生成强制函数、边界条件(与时间相关)和初始条件,将它们插入您的程序中,运行它,并将你得到的答案与你开始使用的函数进行比较。这被称为制造解决方案的方法,是确定程序解决方案质量的一种非常有效的方法。这也是进行网格和时间步细化研究的好方法,可能适合您或审阅者的需求。