五、关于稳定性问题的几个进一步深入讨论的问题;
1)非线性问题中影响稳定性的因素
截断误差项(余项)中的非线性项影响。
例;
Lax-Werdroff格式;
M.E.:
而对于
M.E.:
显然对于非线性问题;截断误差(修正方程中)会出现的项;且其系数由u2,决定,若,就可能出现逆耗散性质,故而出现数值解的不稳定,所以L-W格式在计算非线性问题时通常必须增加人工粘性才能使计算稳定,并且人工粘性通常在,时才考虑加入.。
2)边界数值处理对计算稳定性的影响
主要讨论处,第三类边界条件的处理
一阶精度处理
二阶精度处理;
由(*)式及
得
固此在短阵法分析中在边界点处是:
在讨论计算的稳定性时,关键在于矩阵的特征值,为了估计矩阵的特征值,可利用Brauer定理:-特征值分布定理
定理;若为任意复矩阵,
令
则矩阵A的所有特征值入都属于园的并集。
该定理的含义是;如果以表示矩阵A的第i行上除去对角线元素的所有元素的模之总和,那么矩阵的每一个特征值入都位于诸园中的某一个内部。(在园的边界上)。
利用此定理分析上述矩阵A:
1)对于A的第2行至第J-1行
解之得:
为保证
2)对于第一行;
对于所有
要求 当时
边界条件的二阶精度处理,时稳定性的要求加严了.
思考:一阶精度的边界条件处理对稳定性的影响如何?