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ISSN: 2333-9721
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-  2018 

求解对流扩散方程的一种高精度紧致差分格式
A High-Order Compact Difference Scheme for Solving Convection-Diffusion Equations

DOI: 10.13718/j.cnki.xdzk.2018.09.014

Keywords: 高精度紧致格式, 无条件稳定, 指数变换, 数值计算, 扩展的$\frac{1}{3} $-Simpson公式
high-order compact scheme
, unconditionally stable, exponential transformation, numerical calculation, extension of the $\frac{1}{3} $-Simpson

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Abstract:

在指数变换的基础上,将对流扩散方程变为扩散方程,消除了数值求解中较难处理的对流项,采用四阶紧致差分方法离散扩散方程的空间变量,采用扩展的$\frac{1}{3} $ -Simpson公式离散时间变量,格式的截断误差为Oτ4+h4).理论分析证明该格式是无条件稳定的.通过数值算例验证了本文方法的有效性.
In this paper, based on exponential transform, the convection diffusion equation is transformed into a diffusion equation, thus eradicating the advection term, which is hard to treat in numerical solution. A high-order accurate implicit compact difference scheme is constructed for solving the one dimensional parabolic equation by the fourth-order pade' formula combined with time extension of the $\frac{1}{3} $-Simpson formulas. The truncation error of the scheme is O(τ4+h4). A theoretical analysis shows that the scheme is unconditionally stable. Numerical experiments verify the accuracy and reliability of the present scheme

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