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演化曲面上抛物型微分方程的Runge-Kutta时间离散。 (英语) Zbl 1247.65124号

在相当一般的假设下,具有速度(v)的光滑超曲面族(Gamma(t))上具有线性扩散通量的标量(u(x,t))守恒可以用具有特定初始条件的线性抛物型偏微分方程来模拟。因此,构造有效的方法来离散这类偏微分方程是很有意义的。该过程包括两个阶段。在第一种方法中,应用了基于分段线性有限元的演化曲面有限元方法。移动曲面\(\Gamma(t)\)近似于移动离散曲面\(\Gamma_h(t)\)。这就产生了一个形式为\[\裂缝{d}{dt}(M(t)u(t))+A(t)u(t)=f(t),u(0)=u_0,标记{1}\]其中,(M(t))(质量矩阵)是对称正定的,(A(t)(刚度矩阵)是不对称的正半定的(因为只考虑了闭曲面),并且(u(t)in mathbb{R}^n)表示离散解(u_h(x,t))。矩阵\(M\)和\(A\)都是稀疏的。
在第二阶段,系统(1)被重写为\[\开始{aligned}\frac{dy}{dt}(t)+A(t)u(t)&=f(t)\\y(t)&=M(t)u(t)\end{aligned}\tag{2}\]对于微分代数方程,以标准方式应用了阶次(q\geq1)和经典阶次(p\geqq)的(m)阶隐式Runge-Kutta方法。如果假定Runge-Kutta方法是代数稳定且刚性精确的,则证明了整个离散过程的无条件稳定性,并分析了收敛性。特别给出了Radau IIA方法的实现细节,并提供了两个具体示例来说明主要的理论结果。

理学硕士:

65平方米 涉及偏微分方程的初值和初边值问题的线方法
35K20码 二阶抛物型方程的初边值问题
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
65升06 常微分方程的多步、Runge-Kutta和外推方法
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65升05 常微分方程初值问题的数值方法
34A30型 线性常微分方程组

软件:

拉道
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