46875

Условие устойчивости для явных разностных схем

Доклад

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

3 Условие устойчивости для явных разностных схем. Условие устойчивости показывает что изменения шагов дискретизации по разным независимым переменным должны быть согласованы для получения требуемой точности. Условие устойчивости существует для любой явной разностной схемы и оно определяется уравнением и схемой.8 условие устойчивости имеет вид 9.

Русский

2013-11-29

34.16 KB

6 чел.

9.3 Условие устойчивости для явных разностных схем.

Как и в случае ОДУ, решение УЧП должно быть устойчивым, точным, эффективным. Устойчивость важна для явных разностных схем, и при ее нарушении не будет сходимости численного решения к точному даже при очень мелких шагах дискретизации. Как и при решении ОДУ, неустойчивость связана с усилением шумовых составляющих решения. Условие устойчивости показывает, что изменения шагов дискретизации по разным независимым переменным должны быть согласованы для получения требуемой точности. Условие устойчивости существует для любой явной разностной схемы, и оно определяется уравнением и схемой. Например, для уравнения переноса с разностной схемой (9.8) условие устойчивости имеет вид

,

(9.10)

а уравнение теплопроводности (9.9) с разностной схемой, которой соответствует шаблон рис. 9.3, имеет условие устойчивости

,

(9.11)

Для вывода условия устойчивости можно применить спектральный метод. Он сравнивает амплитуды гармонических составляющих на соседних слоях рис. 9.1 Пусть для слоя с номером m рассматривается пространственная гармоника вида

,

(9.12)

где - амплитуда гармоники, - волновое число, - шаг дискретизации по . На следующем временном слое эта гармоника изменит только свою комплексную амплитуду, т.е. будет иметь вид

.

(9.13)

Подставим (9.12), (9.13) в разностное уравнение (9.8) и получим отношение комплексных амплитуд

.

(9.14)

Устойчивость важна для убывающих решений (см. лекцию 7) и поэтому амплитуды любых гармоник, особенно шумовых, не должны возрастать, а иначе будет развиваться неустойчивость. Запишем это условие в виде

,

(9.15)

где

.

(9.16)

Очевидно, что при для любых значений условие устойчивости не выполняется, и отсюда для уравнений переноса с разностной схемой (9.8) следует условие устойчивости , т.е. (9.10).


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

29271. Древнеегипетская, античная, библейская, славянская, восточно-азиатская мифологические системы 59 KB
  Пантеон система всех богов египетских божеств включает несколько исторических пластов. Наиболее древние боги имели тождество с животными: Гор сокол Ра с головой сокола Сехмет львица Анубис шакал и т. Одним из главных богов в Древнем Египте считался Осирис. Египтяне в честь бога совершали ежегодный обряд: сделанное из глины изображение Осириса засевалось зерном и к празднику покрывалось зелеными всходами.
29272. Миф как универсальная культурно-историческая форма 51.5 KB
  Мифы –– создания коллективной общенародной фантазии обобщённо отражающие действительность в виде чувственноконкретных персонификаций и одушевлённых существ которые мыслятся первобытным сознанием реальными С. В первобытной культуре мифы выполняли роль науки это целостная система в терминах которой воспринимается весь мир. Этиологические мифы от греч. – причина – мифы объяснительные мифы повествования в которых в мифологически олицетворённой форме разъясняются происхождение какоголибо явления природы или социальной жизни.