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

7 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

4772. Алгоритмы и программы. Понятие алгоритма и его характерные свойства 68.5 KB
  Алгоритмы и программы Понятие алгоритма. Характерные свойства алгоритмов. ЭВМ как универсальный Исполнитель. Внешние устройства ЭВМ. Центральные устройства ЭВМ. Понятие о машинном языке. Понятие алгоритма...
4773. Сложные типы данных: записи и файлы 146 KB
  Сложные типы данных: записи и файлы Сложные типы данных в языке Pascal. Записи. Примеры. Записи с вариантами. Оператор присоединения. Строки и средства их обработки. Процедуры и функции типа String. Файлы. Управление файлами. Основные ...
4774. Динамические структуры данных 151 KB
  Динамические структуры данных. Динамические информационные структуры. Ссылочный тип данных. Ссылки. Программирование информационных динамических структур. Списки. Задачи на списки. Деревья. Бинарные деревья. Задачи на деревья. В предыдущих параграфа...
4775. Операторы повторения с параметром и массивы 113 KB
  Операторы повторения с параметром и массивы. Оператор цикла с параметром. Циклические программы. Сложность циклической программы. Оптимизация циклических программ. Ограниченные типы. Сложные (составные) типы. Регулярный тип. Массивы. Пои...
4776. Итерационные циклы в программировании 77 KB
  Итерационные циклы. Операторы повторения While и Repeat. Алгоритмы поиска и сортировки. Линейный поиск в массиве. Улучшенный алгоритм сортировки обменами. Бинарный поиск в упорядоченном массиве. Алгоритмы сортировки массивов (продолжение). Сортировк...
4777. Процедуры и функции в программировании 123.5 KB
  Процедуры и функции Описание процедур. Формальные параметры. Локальные и глобальные объекты. Оператор процедуры. Фактические параметры. Функции. Примеры описаний функций. Рекурсивно-определенные процедуры и функции. Примеры рекурсивных описаний проц...
4778. Файлы и задачи их обработки 64 KB
  Файлы и задачи их обработки Содержание. Понятие последовательного файла как структуры данных, в которой хранится информация на внешних носителях. Операции с файлами открытие, закрытие, чтение, запись. Задача корректировки файла. Цель. Освоит...
4779. Анализ эффективности использования рабочего времени на примере ОАО Стройка 181.85 KB
  Развитие рыночных отношений повышает ответственность и самостоятельность предприятий в выработке и принятии управленческих решений по обеспеченностью и эффективности их работ. Это требует экономически грамотного управления их деятельностью,...