差分方程 有限差分法(2) 網格變換

2021-10-15 00:13:02 字數 806 閱讀 1208

介紹了對複雜網格的變換

標準的有限差分法要求在均勻網格上進行,但是在實際當中,比如速度邊界層(越靠近邊界,速度變化越大),還用均勻的網格顯然會造成較大的誤差(如果網格劃分的很細的話也可以減小誤差,但計算量太大)因此對於這種情況應該構造非均勻的網格,針對非均勻網格構造差分主要採用座標變換法

如上圖的一維非均勻網格,求解的思路是:嘗試將物理平面上的非均勻網格轉移到計算平面的均勻網格中,如下圖所示:

在轉換過程中我們可以得到關係式

根據該關係式可以得到

稱作jacobi矩陣這種變換要求相鄰網格差距不能過大,否則會帶來較大誤差,通常要求在10%以內。

二維情況仍是採用座標變換的方式,如下圖

根據變換情況可知:

從而 由於是可以利用差分法計算出的

那麼進行下列變換得到

其中 ,物理含義是網格單元面積

此外也可以得到一些性質:(證明略)

對原方程左右兩端同乘

,利用上述性質可以得到

所以原方程可以寫成如下形式:

其中類似於二維情況,可得

其中

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