边值问题的微分求积法及其应用

来源 :同济大学理学院应用数学系 同济大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:menghuilong
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微分求积(differential quadrature,简称DQ)方法是一种非常准确有效的数值计算方法。但是传统的DQ方法的使用仅限于规则区域上。要处理不规则区域问题,坐标变换不可缺少。钟[37-39]提出了三角微分求积(triangular differen- tial quadrature,简称TDQ)方法,避免了坐标变换。为求解五边形上的椭圆型微分方程边值问题,我们借助了区域分裂法(domain decomposition method,简称DDM),将大区域分成几个小区域,在每个小区域上,用TDQ方法,这种方法我们称之为三角微分求积区域分裂法(triangular differential quadrature domain decomposition method,简称TDQDDM)。本文还引用了边界归化技术(boundary reduction technique,简称BRT),消除内点,那么只需要求解拟边界点所满足的方程即可,大大减少了计算量。数值实验表明,TDQDDM对不规则区域问题简单易行。 本文还研究了另外一个专题。当求解微分方程问题时,数值微分是常用的方法,将微分方程转化成代数方程组求解。但是数值微分对误差非常敏感,因此我们想到用对误差不敏感的数值积分代替数值微分。在DQ方法的基础上,本文提出了一种新的方法——基于最高阶导函数插值的微分求积(differentialquadrature method based on the highest derivative,简称DQIHD)方法。这种方法的出发点是通过对未知函数最高阶导数进行插值,然后积分得到对低阶导数和原未知函数的逼近。并用这种方法研究了各向同性弹性薄板的弯曲问题,数值实验表明这种方法准确性高,收敛性好,计算量少,边界条件的处理简单。
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