
从今天开始进入双曲型方程的差分方法构造. 主要介绍几个常见的常系数对流方程的构造方法以及CFL方法。下一次我们来复习常系数对流方程差分格式的其他研究手段。
与抛物型方程相比, 双曲线方程缺乏耗散机制, 相应数值困难更为突出.
参考书:
(1) J.W. Thomas - Numerical Partial Differential Equations_ Finite Difference Methods (1995, Springer)
(2) 张强《偏微分方程的有限差分方法》科学出版社,2019年1月版。
(3) K. W. Morton, D. F. Mayers - Numerical solution of partial differential equations (2005, Cambridge University Press)
今天内容:

1 对流方程的特征线
考虑最简单的对流方程
的纯初值问题或周期边值问题, 初值为
特征线就是下面ODE的所有解:
在每条特征线上, 解
利用初值, 可以选择一系列合适的点
如果

当
特征线为一束平行直线
对于非线性问题, 如果
但是此时特征线可能会相交.
2 基本格式、CFL条件
设