冯诺依曼稳定性分析

计算科学 pde 有限差分 稳定 离散化 傅立叶分析
2021-12-08 13:15:52

我最近遇到了以下任务:

使用 von-Neumann 稳定性分析来研究的离散形式的稳定性。对一阶导数使用一阶前向有限差​​分,对二阶导数使用通常的中心差分格式。您可以使用符号相应的网格尺寸方向上是相同的。网格尺寸有哪些限制?cx=2cy2ci,j=c(ih,jh)hxyh

提示:向量 ,是二阶导数的有限差分表达式的特征向量。相应的特征值由给出。fk(jh)=sin(kπx)j=0,,Nλk=2h2(cos(πkh)1)

我完全糊涂了。我见过将冯诺依曼稳定性分析应用于一维热方程的经典例子,它是很简单。但是,此任务要求将此分析应用于固定问题,因此我不确定如何定义放大因子。它应该只是吗?其次,现在是二维的,我不知道如何将这个事实融入到方法中。最后,我对这个提示感到困惑:我既不了解它的说明,也不了解如何使用它。Tt=2Tx21

我目前能做的就是离散化它:

2ci+1,j=ci,j1+ci,j+1

那么在这种情况下如何正确执行分析呢?感谢你的帮助。

1个回答

我只想指出,您指定的问题与瞬态一维热方程完全相同,只是字母不同。在您正在分析的方程中,只需将 c 与 T、x 与 t 和 y 与 x 切换,您将得到一维热方程。