求解对流扩散反应方程的一种高精度紧致差分方法

摘要

首先,针对一维对流扩散反应方程,借助截断误差余项修正的方法,将中心差分格式余项中未知函数的三阶和四阶导数项利用一阶导数的表达式来代替,从而提出一种新的紧致差分格式,具有四阶精度.然后,为了简化计算,对格式常系数形式的耗散误差和色散误差进行分析,证实该格式的低耗散性.接着,将该方法推广到二维,运用降维的思想转化成2个一维形式的定常对流扩散反应方程,并用求解一维方程的方法,离散后相加即得二维对流扩散反应方程的紧致差分格式.最后,通过数值实验验证本文格式的精确性和可靠性.

关键词

对流扩散反应方程 / 余项修正法 / 高精度 / 紧致差分格式 / 误差分析

基金资助

国家自然科学基金(11772165、11961054和11902170); 宁夏自然科学基金(2018AAC02003和2020AAC03059)