解的规律性及其对全局误差的影响

计算科学 pde 有限差分 抛物线pde
2021-12-18 19:15:01

我正在求解以下方程ut=x2uxx+xyTtuy有一个初始数据u0=max(yC,0)对于一些C在数值方法领域。及时我正在解决这个问题[0,T]. 在我实施数值方法之前,我必须确保解决方案存在且唯一。假设它已经完成,下一个问题是规律性,因为错误分析是基于泰勒展开的,为此我需要在解决方案中有足够的规律性。那么,我想知道在这种情况下我可以拥有什么?

y维这个方程只是传输,因此这种不可微性可能会传播,但是第一个变量中的扩散是否有助于平滑它?如果没有,那我什至没有uy在经典意义上,只有弱,所以为什么任何数值方法都会收敛,因为如果局部截断误差包括uyy或任何高阶项,我永远无法在扭结点处获得它的有界性,因此没有网格细化可以在那个坏点处实现减少误差。

谢谢!

1个回答

你的扩散只在x方向,因此,解决方案中的任何扭结只有在沿着x方向。但是,在您的情况下,不连续性仅在y方向,因此,扭结永远不会消失——它只会被运输。看到这一点的最简单方法是将解决方案视为极限Δt0您首先应用扩散步骤的算子分裂方法x方向,然后运输步入y方向。

基于这个假设的算子拆分方案,您将意识到任何数值方法只有在您使传输部分收敛时才会收敛。当然有很多方法可以做到这一点,最值得注意的是像 SUPG 或人工扩散。要理解为什么这些方法确实会收敛,局部截断误差分析并不是一个非常有用的方法。您将需要阅读有关传输方程离散化的文献并调整其中的推理。