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7第七讲 典型模型方程差分格式_bugers方程

模型方程差分格式(2)
高阶格式没有表现出比5点格式或9点格式更好的优点。

5点格式最常用。

B.C.
,
99×A is very sparse
Can be solved
u x p y
u v x u u t u 21∇+∂∂−=∂∂+∂∂+∂∂νρ
特征线的交叉间断解本质区别:非线性波动方程的特征线会相交,而线性波动方程的特征线不会相交
线性方程
a a

非线性方程,
波动方程
非线性波动方程
守恒形式
其中,
Weak solution
(a)
(b)
故,(b)(微分方程)的任何连续可微解(古典解)都满足(a )(弱解积分关系式),因而也是弱解;反之,任何连续可微的弱解也是古典解。

因此,在连续可微的区域G上,古典解和弱解是
完全一致的,但弱解允许在一些线段(或点)上间断。

间断线上的关系式
由(a )(弱解积分关系式)得:

(c)
故,若分片连续可微函数U(x,t)是微分方程(b)的弱解,则,它一定在连续区满足微分方程(b),而在间断线x=x(t)上满足间断关系式(c);反之,若分片连续可微函数U(x,t)在连续区满足微分方程(b),而在间断线上满足关系式(c),则它一定满足(a),即它是弱解。

弱解的两种定义:
1、满足积分守恒型方程(a)
2、在连续区满足微分方程(b),且在间断处满足间断关系(c)
弱解的不唯一性
中的每一个函数都是初值问题的弱解。

间断点
处间断点满足:
熵条件:
熵条件
满足熵条件的弱解是唯一的
but
即,在具有间断的问题中,
1、只有1阶精度的差分格式,解才具有单调性;高于1解精度的差分格式,解不具有单调性。

2、单调性的解,具有很强的耗散性。

x A x F A j Δ ⎝
⎛−⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+21??
前差
前差
See from Fig. 4.37 and 4.36, under the same condition
与Rusanov相似(精度相同,三阶)
非线性项()1
2+n u
展开
代入4.175
格式无耗散,震荡较剧烈
在差分方程(4.176)右端加
不改变差分方程的精度

Let

有粘性项的Burgers方程仅比无粘性项的Burgers方程多出了u对x的二阶导数,在无粘性的Burgers方程的差分方程中添加u对x二阶导数的中心差分格式,即得到了粘性Burgers方程的差分方程。

不相容于原方程
稳定的必要条件:
即:
::

解的震荡性
差分格式引起的耗散要大于方程
本身的耗散,解失真。

可以通过观察修正的
差分方程,可用。

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