This manuscript deals with the analysis of numerical methods for the full discretization (in time and space) of the linear heat equation with Neumann boundary conditions, and it provides the reader with error estimates that are uniform in time. First, we consider the homogeneous equation with homogeneous Neumann boundary conditions over a finite interval. Using finite differences in space and the Euler method in time, we prove that our method is of order 1 in space, uniformly in time, under a classical CFL condition, and despite its lack of consistency at the boundaries. Second, we consider the nonhomogeneous equation with nonhomogeneous Neumann boundary conditions over a finite interval. Using a tailored similar scheme, we prove that our method is also of order 1 in space, uniformly in time, under a classical CFL condition. We indicate how this numerical method allows for a new way to compute steady states of such equations when they exist. We conclude by several numerical experiments to illustrate the sharpness and relevance of our theoretical results, as well as to examine situations that do not meet the hypotheses of our theoretical results, and to illustrate how our results extend to higher dimensions.


翻译:本文研究具有诺伊曼边界条件的线性热方程全离散(时间与空间)数值方法的分析,并为读者提供时间一致误差估计。首先,考虑有限区间上具有齐次诺伊曼边界条件的齐次方程。通过采用空间有限差分与时间欧拉方法,我们证明了在经典CFL条件下,尽管该方法在边界处缺乏相容性,但其空间精度为1阶且时间一致。其次,考虑有限区间上具有非齐次诺伊曼边界条件的非齐次方程。通过使用定制的类似格式,我们证明了该方法在经典CFL条件下同样实现空间1阶精度且时间一致。我们指出该数值方法如何为计算此类方程稳态解(若存在)提供新途径。最后通过若干数值实验,验证理论结果的精确性与相关性,考察不满足理论假设的情形,并展示结果向高维空间的推广。

0
下载
关闭预览

相关内容

牛津大学最新《计算代数拓扑》笔记书,107页pdf
专知会员服务
44+阅读 · 2022年2月17日
专知会员服务
33+阅读 · 2021年3月7日
神经常微分方程教程,50页ppt,A brief tutorial on Neural ODEs
专知会员服务
74+阅读 · 2020年8月2日
【ACL2020】多模态信息抽取,365页ppt
专知会员服务
151+阅读 · 2020年7月6日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
乌克兰战场背后的新武器
专知会员服务
3+阅读 · 今天4:55
基于博弈论的陆军人机协同(长文报告)
专知会员服务
6+阅读 · 今天1:54
美国陆军航空兵:以愿景引领转型
专知会员服务
4+阅读 · 今天1:38
《多域战场上反制小型无人机系统》150页
专知会员服务
14+阅读 · 6月11日
战场人工智能:增强陆地作战能力的发现与要求
以人工智能为中心的指挥控制
专知会员服务
5+阅读 · 6月11日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
概率图模型体系:HMM、MEMM、CRF
机器学习研究会
30+阅读 · 2018年2月10日
可解释的CNN
CreateAMind
18+阅读 · 2017年10月5日
Layer Normalization原理及其TensorFlow实现
深度学习每日摘要
32+阅读 · 2017年6月17日
基于LDA的主题模型实践(三)
机器学习深度学习实战原创交流
23+阅读 · 2015年10月12日
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员