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Difusivo/Dispersivo carácter de esquemas de discretización

No estoy seguro de si este es el lugar correcto para publicar mi pregunta, así que por favor me corrija si no hay un sitio mejor. Recientemente he comenzado a aplicar algunos esquemas de discretización, tales como Viento, de Lax-Wendroff con 1 y 2 pasos, y sorprendentemente, uno puede ver que estos programas pueden tener un dispersivo o difusivo personaje que está 100% relacionado con los números y no a la física del sistema.

¿Puede alguien explicar cómo y por qué sucede esto? ¿Cómo es un discretizado de la PDE puede ser completamente diferente a la original continuo de la PDE?

Saludos.

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Evan Anderson Puntos 118832

Estoy suponiendo que usted está tratando de conseguir sus manos en algunos métodos numéricos para hiperbólico de leyes de conservación, por ejemplo, la conservación de la masa en las ecuaciones de Euler: $$ u_t + \mathrm{div}\mathbf{F}(u) = 0, $$ donde $\mathbf{F}(u)$ es el flujo, por ejemplo,$\mathbf{b}\cdot \nabla u$. Para hacer el problema más sencillo, se puede considerar una onda cuadrada de $u$ viajando a la derecha de satisfacciones $$ u_t + au_x = 0. $$

  • Contra el viento: la elección de viento como los flujos de los resultados de la solución numérica llegar se resolvió en el tiempo de marcha, debido a que este esquema no es de flujo conservador, es decir, la conservación de locales de el flujo no está satisfecho: la solución numérica $u_h$ no satisface $$ \int_{V} \big(u_t + \mathrm{div}\mathbf{F}(u)\big) dx = \int_{V} u_t\, dx + \int_{\partial V} \mathbf{F}(u)\cdot \mathbf{n} dS = 0, $$ que físicamente significa que la masa que fluye en cualquier pequeña región $V$ en cualquier momento $t$ debe ser igual al cambio de la masa dentro de esta región. El "resolvió" el efecto es a veces llamada la disipación, o difusivo en su término.

  • Lax-Wendroff: ahora usted tiene la conservación de locales, pero el límite de la onda cuadrada solución obtendrá "ondulado", un comportamiento oscilatorio de marchar en el tiempo. Esta es la dispersión.

La disipación o la dispersión ocurre mucho en el cálculo de las ecuaciones de Euler. La razón es que los datos discretos PDE no conserva algunas de las características clave del problema continuo.

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