无网格法求解一类分段连续型延迟偏微分方程
2021-04-30马淑芳
计算力学学报 2021年2期
关键词:方法
钟 霖, 马淑芳, 莱 蒙
(东北林业大学 理学院,哈尔滨 150040)
1 引 言
Myshkis[1]最先发现存在分段连续型的延迟微分方程,Wiener等[2,3]对该类方程解的性质进行了研究。该类方程同时具有微分方程和差分方程的性质,能更精确地描述反馈控制和混沌系统等领域的一些问题,因此受到学者的高度重视。延迟微分方程的解析解不易获得,因此,发展该类方程的数值解研究十分必要。目前,对于该类方程数值解的稳定性、振动性和周期性已有大量研究。文献[4]研究了生态学中自变量分段连续型延迟Logistictic方程的数值解稳定性。文献[5]讨论了非线性分段连续型延迟偏微分方程数值解的渐近稳定性,给出了non-confluent Runge -kutta方法针对标量方程的稳定充要条件。文献[6]运用θ-方法和单腿θ-方法讨论了分段连续型延迟微分方程数值解的稳定性。
近年来,分段连续型延迟偏微分方程也引起了广泛的关注。文献[7]运用Galerkin法研究了分段连续型延迟偏微分方程,证明了在解析解渐近稳定的条件下,半离散和全离散方法的数值解都是渐近稳定的。文献[8]利用θ-方法研究了超前滞后型分段连续型偏微分方程,得到了数值解渐近稳定的条件。
本文考虑如下分段连续型偏微分方程:
(1)
式中t>0,a,b∈R,u(x,t):Ω=[0,1]×[0,∞)→R,v:[0,1]→R,[·]表示最大取整函数。方程(1)为对流-扩散方程,是一类基本的运动方程。该类方程可以描述在以速度为b运动的河流中污染物浓度u(x,t)的变化,其中a2ux x为扩散项,bux x(x,[t])为离散时间的对流项[11]。文献[9]采用θ-格式求解方程(1),给出了格式依赖于网格比的稳定性条件。当……
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