Разностные схемы и их анализ. Петрусев А.С. - 70 стр.

UptoLike

Составители: 

коротковолновые погрешности, для которых число Куранта k
2
τ
порядка единицы. Длинноволновые погрешности с малым числом
Куранта убывают весьма медленно. Но для точного
воспроизведения длинноволновых погрешностей не требуется
густая сеткаони достаточно точно воспроизводятся на
редкой. Отсюда следует основной рецепт методаподавлять
длинноволновые возмущения, решая задачу на грубой сетке,
когда по условию устойчивости допустим большой временной
шаг. После нескольких
итераций сетка сгущается,
промежуточное решение интерполируется на новую сетку и
процесс повторяется. Наиболее просто алгоритм реализуется в
случае, когда новая сетка получается удвоением числа узлов
старой. Для интерполяции решения в новых узлах обычно
используется наиболее простая кусочно-линейная
интерполяция.
Алгоритм использует явный метод установления и
сравнительно прост в реализации. Напротив
, теоретический
анализ алгоритма довольно сложен и приводит к оценке
полного числа операций O(h
-2
)=C/h
2
(для двумерного случая),
что является асимптотически рекордным результатом (это
значение порядка трудоёмкости одной итерации по любому из
методов, описанных выше). Константу C удаётся оценить лишь
с очень большой неопределённостью. Практика же применения
указанного метода оказалась весьма успешной, подтвердив
возможность чрезвычайно быстрой сходимости даже на сетках с
небольшим числом узлов. По экономичности
алгоритм оказался
конкурентоспособен с наиболее быстрыми прямыми методами:
методом декомпозиции и методом быстрого преобразования
Фурье. Однако он имеет важное преимущество, легко обобщаясь
на случаи уравнений с переменными коэффициентами и
неоднородными сетками. Так, метод вложенных сеток успешно
применяется для решения эллиптических уравнений в методе
конечных элементов, где неявные методы переменных
направлений не
могут быть применены из-за нерегулярности
сетки, а прямые методыиз-за переменности коэффициентов.
Недостатком метода является невозможность получить
решение конечно-разностного уравнения на данной сетке с
любой наперёд заданной точностью. Для повышения точности
приходится прибегать к дроблению сетки.
§8.Адаптивные сетки
п.1.Введение.
Адаптивные сетки делятся на два основных типа (в
сложных задачах возможна их комбинация):
коротковолновые погрешности, для которых число Куранта k2τ
порядка единицы. Длинноволновые погрешности с малым числом
Куранта    убывают    весьма   медленно.    Но    для    точного
воспроизведения длинноволновых погрешностей не требуется
густая сетка – они достаточно точно воспроизводятся на
редкой. Отсюда следует основной рецепт метода – подавлять
длинноволновые возмущения, решая задачу на грубой сетке,
когда по условию устойчивости допустим большой временной
шаг.    После    нескольких    итераций     сетка     сгущается,
промежуточное решение интерполируется на новую сетку и
процесс повторяется. Наиболее просто алгоритм реализуется в
случае, когда новая сетка получается удвоением числа узлов
старой. Для интерполяции решения в новых узлах обычно
используется       наиболее      простая       кусочно-линейная
интерполяция.
     Алгоритм   использует    явный   метод    установления    и
сравнительно прост в реализации. Напротив, теоретический
анализ алгоритма довольно сложен и приводит к оценке
полного числа операций O(h-2)=C/h2 (для двумерного случая),
что является асимптотически рекордным результатом (это
значение порядка трудоёмкости одной итерации по любому из
методов, описанных выше). Константу C удаётся оценить лишь
с очень большой неопределённостью. Практика же применения
указанного метода оказалась весьма успешной, подтвердив
возможность чрезвычайно быстрой сходимости даже на сетках с
небольшим числом узлов. По экономичности алгоритм оказался
конкурентоспособен с наиболее быстрыми прямыми методами:
методом декомпозиции и методом быстрого преобразования
Фурье. Однако он имеет важное преимущество, легко обобщаясь
на   случаи   уравнений    с  переменными    коэффициентами    и
неоднородными сетками. Так, метод вложенных сеток успешно
применяется для решения эллиптических уравнений в методе
конечных    элементов,    где   неявные    методы     переменных
направлений не могут быть применены из-за нерегулярности
сетки, а прямые методы – из-за переменности коэффициентов.
     Недостатком метода является невозможность получить
решение конечно-разностного уравнения на данной сетке с
любой наперёд заданной точностью. Для повышения точности
приходится прибегать к дроблению сетки.




                 §8.Адаптивные сетки
п.1.Введение.

     Адаптивные сетки делятся на два        основных   типа   (в
сложных задачах возможна их комбинация):