×

基于半步网格点的一种新的空间四阶和时间二阶样条压缩方法,用于求解一维拟线性双曲型偏微分方程组。 (英语) Zbl 1422.65174号

摘要:本文提出了一种新的三层隐式方法,该方法基于时间上二阶和空间上四阶压缩方法中的半步样条,用于求解形式为(u{tt}=a(x,t,u)u{xx}+f(x,t,u,u{x},u{t})的一维拟线性双曲偏微分方程。我们使用两个半步网格点描述压缩近似中的样条曲线及其特性。从一致性条件出发,直接得到了一维拟线性双曲方程的新方法。在这种方法中,我们对未知函数(u(x,t))使用了三个网格点,对已知变量“(x)”在(x)方向使用了两个半步点。当应用于线性测试方程时,该方法被证明是无条件稳定的。我们还建立了求解线性四阶双曲型偏微分方程的稳定性条件。我们的方法直接适用于求解双曲方程组,而不考虑坐标系,这是我们工作的主要优势。将所提出的标量方程方法推广到求解拟线性双曲方程组。为了评估该方法的有效性和准确性,将该方法应用于解决几个基准问题,并提供了数值结果来证明该方法的实用性。

MSC公司:

6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
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
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 数值解(u{tt}=a(x,t)u{xx}+f(x,t,u,u{x},u{t}),Numer的高阶差分格式分析。方法部分差异。Equ.、。,23, 484-498, (2007) ·Zbl 1119.65081号 ·doi:10.1002/num.20194号
[2] 分段三次插值和两点边值问题,计算。J.,11,206-208,(1968)·Zbl 0155.48004号 ·doi:10.1093/comjnl/11.2206
[3] 三次样条在两点边值问题求解中的应用,计算。J.,188-192年12月,(1969年)·Zbl 0185.41404号 ·doi:10.1093/comjnl/12.2.188
[4] 一维热传导方程的三次样条技术,J.Inst.Math。申请。,11, 111-113, (1973) ·Zbl 0264.65056号 ·doi:10.1093/imamat/11.1.111
[5] 使用三次样条技术对一维波动方程进行全隐式有限差分近似,J.Inst.Math。申请。,14, 75-77, (1974) ·Zbl 0288.65051号 ·doi:10.1093/imamat/14.1.75
[6] 解非线性光学波动方程的三次样条方法,J.Compute。物理。,16, 324-341, (1974) ·Zbl 0289.65043号 ·doi:10.1016/0021-9991(74)90043-6
[7] 微分方程的样条函数逼近,计算。方法应用。机械。工程师,26,129-143,(1981)·Zbl 0455.65070号 ·doi:10.1016/0045-7825(81)90090-6
[8] 具有重要一阶导数的两点边值问题的三次样条解,计算。方法应用。机械。工程,39,83-91,(1983)·Zbl 0497.65046号 ·doi:10.1016/0045-7825(83)90075-0
[9] 基于压缩样条的差分格式用于求解守恒定律,计算。方法应用。机械。工程师,38,137-151,(1983)·兹伯利0497.65051 ·doi:10.1016/0045-7825(83)90062-2
[10] 压缩样条函数奇异摄动两点边值问题的数值解,国际计算杂志。数学。,77, 263-284, (2001) ·Zbl 0984.65073号 ·doi:10.1080/00207160108805064
[11] 拉伸样条函数奇异摄动两点边值问题的数值解。数学。计算。,131, 299-320, (2002) ·兹比尔1030.65087
[12] 求解二阶边值问题组的参数三次样条方法,J.Optim。理论应用。,118, 45-54, (2003) ·Zbl 1027.65099号 ·doi:10.1023/A:1024783323624
[13] 解奇异两点边值问题的三次样条,应用。数学。计算。,156, 249-259, (2004) ·兹比尔1055.65090
[14] 奇摄动两点奇异边值问题数值解的样条压缩方法,Int.J.Comput。数学。,81, 615-627, (2004) ·Zbl 1058.65077号 ·网址:10.1080/00207160410001684307
[15] 奇异摄动两点奇异边值问题张力方法中的收敛样条,国际计算杂志。数学。,82, 55-66, (2005) ·Zbl 1065.65097号 ·doi:10.1080/0020716042000261414
[16] 奇异摄动两点单边值问题压缩方法中的一类可变网格样条,应用。数学。计算。,168, 704-716, (2005) ·Zbl 1082.65550号
[17] 一类求解具有重要一阶导数的奇摄动两点奇异边值问题的非均匀网格张力样条方法,应用。数学。计算。,172, 531-544, (2006) ·Zbl 1088.65071号
[18] 双曲方程解的样条方法,应用。数学。计算。,190, 882-886, (2007) ·Zbl 1122.65382号
[19] 抛物方程解的非多项式三次样条方法,国际计算杂志。数学。,85, 843-850, (2008) ·Zbl 1143.65071号 ·doi:10.1080/00207160701472436
[20] 求解二阶边值问题组的非多项式样条方法。数学。计算。,173, 1208-1218, (2006) ·Zbl 1088.65073号
[21] 一类基于非多项式样条函数的求解特殊四阶边值问题的方法,具有工程应用,Appl。数学。计算。,174, 1169-1180, (2006) ·Zbl 1138.65303号
[22] 双曲方程解的参数样条方法,应用。数学。计算。,204, 938-941, (2008) ·Zbl 1154.65352号
[23] 一维拟线性抛物方程的高精度三次样条交替群显式方法,国际计算杂志。数学。,86, 1556-1571, (2009) ·Zbl 1172.65047号 ·doi:10.1080/0207160801923049
[24] 基于张力近似样条的四阶有限差分法求解一维二阶拟线性双曲方程,Adv.Differ。Equ.、。,2013年,第页,(2013)·Zbl 1380.65169号 ·doi:10.1186/1687-1847-2013-70
[25] 一种新的基于非多项式样条的可变网格方法,用于一维拟线性双曲方程的压缩逼近,Adv.Differ。Equ.、。,2015年,第页,(2015)·Zbl 1422.65173号 ·doi:10.1186/s13662-015-0672-7
[26] 《求解一维变系数非线性波动方程的高精度数值型离散化》,J.Adv.Res.Sci。计算。,1, 3, 53-66, (2011)
[27] 《一维变系数轻度非线性波动方程解的非步离散化》,J.Adv.Res.Sci。计算。,2, 4, 1-13, (2012)
[28] 关于对一空间二阶变系数非线性双曲方程组使用高阶差分方法,J.Compute。申请。数学。,72, 421-431, (1996) ·兹比尔0877.65066 ·doi:10.1016/0377-0427(96)00011-8
[29] 一种新的四阶离散化方法,用于一维二阶拟线性双曲方程的数值解,Int.J.Math。教育。科学。技术。,33, 829-838, (2002) ·网址:10.1080/00207390210162465
[30] 求解一维非线性波动方程的高精度三次样条差分逼近。数学。计算。,218, 4234-4244, (2011) ·Zbl 1244.65127号
[31] 极坐标系下一维波动方程解的压缩方法(text{O}(text{k}^{2}+text{h}^{4})中的新非多项式样条,Adv.Numer。分析。,2013年,第页,(2013)·Zbl 1292.65090号
[32] 具有重要一阶空间导数项的多维二阶双曲方程显式差分格式的稳定性区间,Appl。数学。计算。,190, 1683-1690, (2007) ·Zbl 1122.65381号
[33] 一维线性双曲方程的无条件稳定差分格式。数学。莱特。,17, 101-105, (2004) ·Zbl 1046.65076号 ·doi:10.1016/S0893-9659(04)90019-5
[34] 求解多维电报方程的新的无条件稳定差分格式,Int.J.Comput。数学。,86, 2061-2071, (2009) ·Zbl 1181.65112号 ·doi:10.1080/00207160801965271
[35] 具有重要一阶空间导数项的一维拟线性双曲方程压缩方法中的高精度非多项式样条。数学。计算。,238, 250-265, (2014) ·Zbl 1334.65172号
[36] 基于非步离散化的二维拟线性双曲型偏微分方程的一种新的快速数值方法,Int.J.Compute。方法,pp.,(2016)·Zbl 1404.65098号 ·doi:10.1142/S0219876217500311
[37] 二维拟线性抛物型偏微分方程组的一种新的高精度二层隐式非步长离散化。数学。计算。,219, 2680-2697, (2012) ·Zbl 1308.65146号
[38] 二维拟线性椭圆边值问题的高精度三次样条逼近,应用。数学。型号。,37, 155-171, (2013) ·Zbl 1349.65569号 ·doi:10.1016/j.apm.2012.02.200
[39] 三维非线性波动方程解的一种新的阶跃高阶近似,Appl。数学。型号。,37, 2802-2815, (2013) ·Zbl 1352.65254号 ·doi:10.1016/j.apm.2012.06.021
[40] 三维拟线性椭圆型偏微分方程组的一种新的高阶紧致非步离散化。数学。型号。,37, 6870-6883, (2013) ·Zbl 1426.65155号 ·doi:10.1016/j.apm.2013.02.018
[41] 二维拟线性椭圆型偏微分方程组的一种新的紧致高阶非步离散化,Adv.Differ。Equ.、。,2013年,第页,(2013)·Zbl 1380.65327号 ·doi:10.1186/1687-1847-2013-223
[42] 三维拟线性双曲型偏微分方程的一种新的高阶空间导数离散化,应用。数学。计算。,232, 529-541, (2014) ·Zbl 1410.65321号
[43] 一种新的基于半步离散化的一维拟线性双曲方程快速算法,Appl。数学。计算。,244, 624-641, (2014) ·兹比尔1336.65140
[44] 二维拟线性椭圆边值问题的numerov型数值算法。方法工程科学。机械。,15, 473-489, (2014) ·doi:10.1080/15502287.2014.934488
[45] 三维拟线性抛物型偏微分方程组的一种新的高精度二层隐式非步离散化方法,计算。数学。申请。,69, 1096-1113, (2015) ·Zbl 1443.65218号 ·doi:10.1016/j.camwa.2015.03.004
[46] Varga,RS:矩阵迭代分析,第2版。施普林格,柏林(2000)·Zbl 0998.65505号 ·doi:10.1007/978-3-642-05156-2
[47] Hageman,LA,Young,DM:应用迭代方法。多佛,纽约(2004)·Zbl 1059.65028号
[48] 凯利,CT:线性和非线性方程的迭代方法。SIAM,费城(1995)·Zbl 0832.65046号 ·doi:10.1137/1.9781611970944
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。