考慮二維熱傳導方程的初邊值問題
(1)(2)(3)
其中,且當時有
取空間步長,時間步長,其中,為整數。記,,,,,,,,。此外記
記為上的網格函式,引人如下記號:
,,,易知
記則有即是等價的。
若令則為上的網格函式。
差分格式的建立
定義上的網格函式
其中在點處考慮微分方程(1),有
4)由泰勒展開式,有
將以上三式代入(4),得
上式又可進一步寫為
5)其中
由初邊值條件(1)和(2)有
6)7)
在(5)~(7)略去小量項,並用代替,可得如下差分格式8)9)
10)它是乙個2層隱式差分格式。差分格式的截斷誤差為。
差分格式的求解
差分格式(8)可以寫成
(11)
其中令則(11)等價於
12)當第層上的值已知時,由(11)求出過渡層變數的值:對任意固定的,取邊值條件
13)求解(12)得到
當已求出時,由求出第層上的值
:對任意固定的,取邊界條件
14)求解得到
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