×

非线性抛物方程的高效线性化高阶紧致差分格式。一: 一维问题。 (英语) Zbl 07776973号

摘要:考虑一维非线性含时保守对流扩散反应方程,发展并分析了一些线性化的高阶紧致差分格式。对于时间离散化,考虑了拉普拉斯修正方法和隐式-显式高阶近似技术。而对于空间离散化,对非线性二阶空间导数采用所谓的高阶窄模板近似,对非线性一阶空间导数和引入的拉普拉斯项分别考虑HOC差分近似。尽管对流-扩散-反应方程本身具有与时间相关的可变系数,甚至是强非线性系数,但在每个时间层次上,由所提出方案产生的代数系统都是线性的,并且具有相同的(周期性的)三对角恒效矩阵。因此,所提出的方案仅在(mathcal{O}(M))计算复杂度下易于实现,其中(M)是每个时间层的空间未知数。证明了所提出的高阶格式在线性情况下是无条件稳定的,并利用归纳参数,在时间步长比的合理限制下,得到了离散H^1范数非线性方程的最优误差估计。最后,进行了大量的数值实验,证明了该方法的高精度和高效性。
{©2022威利期刊有限责任公司

MSC公司:

65-XX岁 数值分析
35-XX年 偏微分方程
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] H.O.Kreiss和J.Oliger,双曲方程积分精确方法的比较,Tellus24(1972),1529-1557。
[2] 小道格拉斯。和T.Dupont,“矩形上的交替方向伽辽金方法”,偏微分方程数值解研讨会II,学术出版社,纽约,1971年,第133-214页·Zbl 0239.65088号
[3] J.E.DendyJr。,非线性时变问题的一些Galerkin格式的分析,SIAM J.Numer。分析12(1975),541-565·Zbl 0338.65052号
[4] J.E.DendyJr。,非线性时间相关问题的交替方向方法,SIAM J.Numer。分析14(1977),313-326·Zbl 0365.65064号
[5] R.Kamakoti和C.Pantano,涉及可变系数的二阶导数的高阶窄模板有限差分近似,SIAM J.Sci。计算31(2009),4222-4243·Zbl 1205.65236号
[6] S.K.Lele,具有类谱分辨率的紧凑有限差分格式,J.Compute。《物理学》第103卷(1992年),第16-42页·Zbl 0759.65006号
[7] M.Ciment和S.H.Leventhal,波动方程的高阶紧致隐式格式,数学。计算29(1975),985-994·Zbl 0309.35043号
[8] M.Ciment和S.H.Leventhal,关于波动方程的算子紧致隐式方法的注记,数学。计算32(1978),143-147·Zbl 0373.35039号
[9] M.Ciment、S.H.Leventhal和B.Weinberg,抛物方程的算子紧致隐式方法,J.Compute。《物理学》第28卷(1978年),第135-166页·兹伯利0393.65038
[10] S.Wang、X.Zhang、J.Koellermeier和D.Ji,高阶紧致有限差分格式与保持多维Burgers方程精度的分裂方法的组合,Adv.Appl。数学。机械13(2021),1261-1292·Zbl 1488.65295号
[11] 谢国忠(S.Xie),S.‐C。Yi和T.Kwon,电报方程的四阶紧致差分和交替方向隐式格式,计算。物理学。Commun.183(2012),552-569·Zbl 1307.65114号
[12] J.Zhao,W.Dai和T.Niu,具有Neumann边界条件的热传导问题的四阶紧格式,数值。方法部分差异。等式23(2007),949-959·Zbl 1132.65083号
[13] J.Zhao,W.Dai,and S.Zhang,解决具有Neumann边界条件的多维热问题的四阶紧致格式,数值。方法部分差异。等式24(2008),165-178·Zbl 1185.65157号
[14] X.Zhao,Z.Sun和Z.Hao,二维非线性空间分数薛定谔方程的四阶紧致ADI格式,SIAM J.Sci。计算结果36(2014年),A2865-A2886·Zbl 1328.65187号
[15] B.Bialecki和R.I.Fernandes,矩形上抛物问题的正交样条配置拉普拉斯修正和交替方向方法,数学。计算60(1993),545-573·Zbl 0779.65063号
[16] 谢国忠和谢国忠。Yi,耦合薛定谔‐KdV方程的保守紧致有限差分格式,高级计算。数学46(2020),1-22·Zbl 1436.65114号
[17] H.Li,S.Xie,和X.Zhang,标量对流扩散方程的高精度保界紧致差分格式,SIAM J.Numer。分析56(2018),3308-3345·Zbl 1405.65097号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。