RUS  ENG
Полная версия
ЖУРНАЛЫ // Вестник Удмуртского университета. Математика. Механика. Компьютерные науки // Архив

Вестн. Удмуртск. ун-та. Матем. Мех. Компьют. науки, 2014, выпуск 3, страницы 59–74 (Mi vuu440)

МАТЕМАТИКА

Сеточные методы решения уравнения переноса с запаздыванием

В. Г. Пименов, С. В. Свиридов

Кафедра вычислительной математики, Уральский федеральный университет, 620000, Россия, г. Екатеринбург, пр. Ленина, 51

Аннотация: Рассматривается уравнение в частных производных первого порядка с эффектом наследственности:
$$ \frac{\partial u(x,t)}{\partial t}+a\frac{\partial u(x,t)}{\partial x}=f(x,t,u(x,t),u_t(x,\cdot)),\quad u_t(x,\cdot)=\{u(x,t+s),\ -\tau\leqslant s<0\}. $$
Для такого уравнения, с позиций принципа разделения конечномерной и бесконечномерной составляющих состояния, строятся сеточные методы: аналог семейства схем бегущего счета, аналог схемы Кранка–Николсон, метод аппроксимации на середину квадрата. Для учета эффекта наследственности применяются одномерная и двойная кусочно-линейная интерполяции и экстраполяция продолжением. Доказывается, что рассмотренные методы имеют порядки локальной погрешности: соответственно $O(h+\Delta)$, $O(h+\Delta^2)$ и $O(h^2+\Delta^2)$, где $h$ – шаг дискретизации по пространственной переменной, $\Delta$ – шаг дискретизации по временно́й переменной. Исследуются свойства двойной кусочно-линейной интерполяции. Используя результаты общей теории разностных схем, установлены условия устойчивости предложенных методов. С помощью вложения в общую схему численных методов для функционально-дифференциальных уравнений получены теоремы о порядках сходимости сконструированных алгоритмов. Приведены тестовые примеры по сравнению погрешностей методов.

Ключевые слова: уравнение переноса, запаздывание, сеточные схемы, интерполяция, экстраполяция, устойчивость, порядок сходимости.

УДК: 519.63

MSC: 65M12

Поступила в редакцию: 03.06.2014



© МИАН, 2024