|
В заключение приведём обобщение методов численного решения обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка:
I. k > 0. Записывается разностная схема
II. k = 0. Используется метод установления, заключающийся во введении в исходное уравнение (10.11) фиктивной производной по времени (т.е. преобразовании стационарной задачи в нестационарную):
производная по времени будет стремиться к нулю,
а решение нестационарной задачи - к решению исходной стационарной задачи:
Для осуществления итерационного процесса (т.е. для решения нестационарной задачи) используются следующие разностные схемы: 1. явная разностная схема (метод простой итерации)
условно устойчива
решается с помощью итерационного соотношения
итераций;
2. неявная разностная схема
абсолютно устойчива,
решается с помощью метода прогонки,
требует итераций;
3. разностная схема Кранка-Николсона
абсолютно устойчива,
решается с помощью метода прогонки,
требует итераций.
При использовании любой из перечисленных разностных схем в качестве нулевой итерации (начального условия, необходимого для решения в связи с введением фиктивной производной по времени) задают свободный член:
Следует отметить, что метод установления требует соблюдения следующих правил при введении фиктивной производной по времени: 1) исходное стационарное уравнение предварительно должно быть приведено к виду (10.11), т.е. производная второго порядка должна находится в правой части уравнения и иметь положительный знак, а производная первого порядка - в левой части уравнения; 2) фиктивная производная по времени должна быть введена в левую часть уравнения и иметь положительный знак. Напомним, что в случае v < 0 для аппроксимации производной по координате первого порядка следует использовать правую конечную разность. |