如果用(至少用于分析),则可以将系统写为
,其中所有常数都设置为,下标表示变量和微分运算符的空间离散化。然后通过隐式欧拉近似来获得您的方案。 üX[ 0 0 我本人 ]d∂u∂xux
[0I0I]ddt[ph(t)ux,h(t)]+[−∂h−Δh∂h0][ph(t)ux,h(t)]=[qh(t)0](∗)
1hddt
现在,微分代数(DAE)结构很明显。对于变量,既有微分(时间)方程,也有代数方程。
如果您可以证明 是可逆的,请参见。该预印本[p。[3]和下面的编辑,比DAE的索引为1或无奇异且隐式的Euler已知是收敛的,请参见本书中的定理5.12 。(免责声明:这本书不是由我的博士导师免费提供和撰写的)[−∂hI∂hI]
使用这种方法,您可能会避开稳定性分析。
为了直接证明稳定性,我将尝试使用等式通过特征函数应用von Neumann稳定性分析,并研究对特征函数的影响。L2(∗)Δh∂h
但是,如果无法为建立稳定性,则并不意味着您的方案就不会收敛-因为替换了。一般而言,对于逼近实际变量的方案,而不是逼近其导数的方案,人们可以期望其稳定性。(∗)u←ux
附录:
如果可以将DAE转换为ODE而无需微分方程,则DAE被称为索引1。
假设DAE的形式为
然后可逆性
意味着,存在一个变量转换最终交换了系数的列,以便
与可逆(全等级属性)和可逆(Schur补码)。
[E10]y˙+[A1A2]y=f.
[E1A2]y~→y[E1A2]→[E~11A~21E~12A~22]A~22A2A~11−E~12A~−122A~21
对于系统这意味着,与所定义的代数部分可用于求解一部分的。然后,可以从微分部分(的第二个方框行)中消除,以获得剩余变量的ODE。甲2:= [ - ∂ ħ ∂ ħ ] 〜Ý 2(p ħ,ü X ,ħ)d(∗)A2:=[−∂h ∂h]y~2(ph,ux,h)(ddty~2(∗)