【摘 要】
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在众多科学与工程领域,我们经常需要数值求解带奇性的偏微分方程初边值问题,这类问题一直吸引着许多数学家和工程师的注意。本文中主要研究求解带小参数的抛物方程奇异摄动问题以及平面星形区域上的二阶椭圆方程界面问题的数值方法。本文首先提出了求解抛物方程奇异摄动问题的量身定做有限点方法。这类问题由于最高阶项前面带有小参数,所以会在部分区域边界上产生边界层或在区域内部产生内层。在边界层或内层里,问题的解变化非常
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在众多科学与工程领域,我们经常需要数值求解带奇性的偏微分方程初边值问题,这类问题一直吸引着许多数学家和工程师的注意。本文中主要研究求解带小参数的抛物方程奇异摄动问题以及平面星形区域上的二阶椭圆方程界面问题的数值方法。本文首先提出了求解抛物方程奇异摄动问题的量身定做有限点方法。这类问题由于最高阶项前面带有小参数,所以会在部分区域边界上产生边界层或在区域内部产生内层。在边界层或内层里,问题的解变化非常迅速,想要捕捉到这种变化比较困难。我们的量身定做有限点方法的主要思想是运用局部约化方程的解作为基函数来构造求解原问题的数值格式。在本文中,首先对热传导问题,我们采用多项式函数作为基函数,重构出了传统的有限差分格式。然后我们设计了求解反应对流扩散问题的量身定做有限点格式。将我们的格式应用到Shishkin网格上,得到了最大模意义下的一致收敛误差估计。我们的数值算例验证了方法的有效性。本文还讨论了平面星形区域上的二阶椭圆方程界面问题的直接线法。首先,我们运用一个合适的坐标变换,将原星形区域上的界面问题转换成一个新坐标系下半无限长条形区域上的间断系数问题;然后通过有限元逼近,我们得到了该间断系数问题的一个半离散近似,它等价于一个常微分方程组边值问题;通过求解此边值问题,最终得到了原界面问题的半离散近似解。我们还给出了近似解的误差估计。数值结果显示我们的方法在不知道原问题奇性的情况下也能得到问题真解的高精度近似。
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