色散方程u_t=au_(xxx)的差分格式

§1.引言 大量的教科书和文章讨论了单向波方程u_t u_x=0,和导热方程u_t=u_(xx)的差分格式,但对色散方程u_t=u_(xxx),很少涉及。孤波的产生,引起了数学工作者及数值工作者的兴趣。因为对KdV方程u_t uu_x u_(xxx)=0来说,其差分格式的建立,在某种程度上是u_t uu_x=0和u_t u_(xxx)=0的叠加。如何建立方程u_t uu_x=0,大家已很熟悉。因此,自然提出一个问题,即对色散方程如何建立差分格式。我们把单向波方程和导热方程的差分格式推广到色散方程,并讨论其相应的稳定性。青蛙跳格式得到的稳定性     

关于色散方程u_t=au_(xxx)一类显式差分格式的讨论

关于色散方程u_t=au_(xxx)差分格式的讨论,在[1]和[2]中,分别提出了中层为五点和六点的显式差分格式,其稳定区域分别为 0≤r≤0.7016和-0.0625 ≤r≤1.1851.本文针对这一问题,讨论中层为七点的一类差分格式的稳定性.[1]中格式是本文的特例,并且这类格式的最佳稳定区域为0≤r≤2.394,大约是[2]中稳定范围的二倍,[1]中稳定范围的三倍.     

关于色散方程u_t=au_(xxx)的一类绝对稳定的半显式格式

1.引言在[1]-[6]中讨论了色散方程u_t=au_(xxx)(a为常数,可正可负)的差分解法,但是, 显式格式的稳定性条件较苛刻,其中以[5]中提出的 H_3类显式格式最好,稳定条件为|R|=|a|τ/h~3≤1.1851;而隐式格式虽然绝对稳定且具有高精度,但每前进一步需要解一个具有五对角线的线性方程组,计算量较大. 本文针对显式格式与隐式格式存在的问题,提出一类三层绝对稳定半显式格式,其截     

关于色散方程u_t=au_(xxx)的两个显式差分格式

§1.前言 本文对色散方程u_t=au_(xxx)(a为常数,可正可负)构造了两个三层显式差分格式,其截断误差为O(τ十h~2)(τ=△t,h=△x),稳定条件为|r|≤0.7016,r=aτ/h~3.这个条件比[1]中显格式的最好条件|r|≤0.3849为宽,文末用数值例子验证了此点.     

色散方程u_t=au_(xxx)的一类具高稳定性的三层显式格式

本文对色散方程u_1=au_(xxx)提出一类三层显式格式,它的稳定性条件为|r|=|a|△t/(△x)~3≤2.382484,比[1,2]中的|r|≤0.3849和[3]中的|r|≤0.701659以及[4]中的|r|≤1.1851有较大改进.     

解抛物型方程的一族高精度差分格式

1 引言 求解抛物型方程 u/t=u/x~2, 00, (1) 初边值问题的差分格式,精度高者当属[1]、[2]中的格式.本文对上述问题构造了一族三层(特殊情况下是两层)双参数、绝对稳定、高精度三对角线型的隐式格式,它不仅包含了[1]、[2]中所有的格式,而且还可以得到一个截断误差为O(Δt~3+Δx~4)的绝对稳定的差分格式,精度比[1]、[2]中的格式都高. 2 差分格式 设Δt为时间步长,Δx=L/M(M为正整数)为空间步长,网函数u(jΔx,nΔt )记为u_j~n,对     

解色散方程Ut=auxxx绝对稳定的两层半显式格式

本文对色散方程u_i=au_(xxx)的初边值问题,构造两层半显式差分格式S_2~R,S_2~L,E_2~R,E_2~L,其截断误差分别为O(τ h~2 τ/h~2)和O(τ h τ/h~2),这些格式当参数β≥2/3时为绝对稳定的且可显式地计算。     

色散方程两层绝对稳定隐格式

对色散方程ut=auxxx的初边值问题,构造了两组带参数绝对稳定两层四点去心隐式差分格式,其截断误差为0（τ＋h^2）．若适当选取参数,格式的精确度可高达0（τ＋h^3）．若特殊的令某个节点前的系数为0,则得到二阶的半显格式．最后的数例验证了理论分析的正确性．这是两组灵活、实用的差分格式．     

解抛物型方程的一族高精度隐式差分格式

构造了求解一维抛物型方程的一族高精度隐式差分格式.首先,推导了抛物型方程解的一阶偏导数在特殊节点处的一个差分近似式,利用该差分近似式和二阶中心差商近似式用待定系数法构造了一族隐式差分格式,通过选取适当的参数使格式具有高阶截断误差;然后,利用Fourier分析法证明了当r大于1/6时,差分格式是稳定的.最后,通过数值试验将差分格式的解与具有同样精度的其它差分格式的解和精确解进行了比较,并比较了差分格式与经典差分格式的计算效率.结果说明了差分格式的有效性.     

解三维抛物型微分方程的一族高精度显式差分格式

对求解三维抛物型微分方程利用待定参数法构造出截断误差为Ｏ（Δｔ２＋Δｘ４＋Δｙ４＋Δｚ４）的一族高精度的三层显式差分格式，并讨论了其稳定性．     

解弥散问题的高精度差分格式

用待定系数法 ,对弥散方程构造了一个二层六阶精度的差分格式 ,给出了稳定条件 .用该格式可以直接从初始条件出发逐层求解 ,也可以在使用三层差分格式时 ,用来求第一层的数值解 u1j.     

解三维热传导方程的一族对称含参数高精度的显式差分格式

对求解三维热传导方程利用待定参数法构造出一族对称的含参数的，截断误差为Ｏ（Δｔ＾１＋Δｘ＾４＋Δｙ＾４＋Δｚ＾４）的便于计算的三层显格式，并讨论了其条件稳定性。     

解高维热传导方程的一族高精度的显式差分格式

本文构造出针对三维和四维热传导方程的一族高精度的显格式,其截断误差阶达到Ｏ（τ＾２＋ｈ＾４）,并给出了稳定性条件,通过数值实例,验证了此方法较周顺兴（１９８０年）的结果提高二位以上有效数字。     

解抛物型方程的分支稳定的高精度显式差分格式

用待定参数法构造了解一维抛物型方程的分支稳定的高精度显式差分格式,截断误差为O（△t^4△x^4),稳定性条件为r=a△t/△x^2＜1/2。     

高阶抛物型方程的一族高精度恒稳差分格式

A family of three-layer implicit difference Schemes of high accuracy with two parameters for solving high order parabolic equationδu/δt=(-1)^m 1δ^2mu/δx^2m(where m is positive integers) are constructed. In the special case α=1/2, β=0, We obtain a two-layer difference scheme. These schemes are proved to be absolutely stable for arbiratily chosen non-negative parameters, And the order of the truncation error is O((△t)^2 (△x)^6). They are shown by numerical examples to be effective, and practice consistant with theoretical analysis.     

解三抛物型微分方程的一族高精度显式差分格式

对求解三维抛物型微分方程利用待定参数法构造出截断误差为Ｏ的一族高精度的三层显式差分格式，并讨论了其稳定性。     

色散方程的一类本性并行的差分格式

对一维色散方程给出了本性并行的一般的交替差分格式，证明了该类格式的绝对稳定性已有的交替分组显格式(AGE)是该类格式的特例．作为特例，进一步得到交替分段显一隐格式(ASF-I)和交替分段Crank-Nicolson格式(ASC-N)．数值实验比较了这几个格式数值解的精确性．     

解抛物型偏微分方程的高精度差分格式

考虑一维抛物型方程模型问题: x——坐标变量, g——x的已知函数, t——时间变量, f_1——t的已知函数, u——x,t的未知函数, f_2~——t的已知函数. 在电子计算机上用有限差分方法解方程(1),对于格式的稳定性、离散误差、前进一步所需的计算量是大家关心的问题,因而构造稳定性好、精度高的差分格式是有实际意义的.     

色散方程的四点显式差分格式

本文对色散方程u_t=au>_xxx构造了一类高稳定性的、在中间层涉及四个网格点的三层显式差分格式,其局部截断误差为O(τ+h),其稳定条件为|R|=|α|τ/h3≤0.25至|R|≤10,它们较大地改善了同类格式的稳定条件|R|≤0.25[1].