8.8 二维问题差分格式构造的基本思路

更新于 2026年10月12日 版权声明
8.8 二维问题差分格式构造的基本思路

对函数T(x,y,t)而言,把x,y看成固定数,将函数用泰勒级数在t=t0处展开,得

图示

其中R2(x,y,t)=图示(x,y,ξ)(t-t0)3,ξ是t0与t之间的一个点。

设t0=tn,t=tn+1,τ=tn+1-tn,固定x=xi,y=yj,则有

图示

其中图示=T(xi,yj,tn)。

在式(8.33)中,当τ→0时,图示(xi,yj,tn)τ2+R2(xi,yj,tn+1)是关于τ的高级无穷小量,因此图示,从而有

图示

式(8.34)称为函数T(x,y,t)对t一阶偏导数的向前差分。

同理,把x,y看成固定数,将T(xj,yl,tn-1)用泰勒级数在t=tn处展开,得

图示

式(8.36)称为函数T(x,y,t)对t一阶偏导数的向后差分。(https://www.daowen.com)

将式(8.34)和式(8.36)相加并整理,可得

图示

式(8.37)称为函数T(x,y,t)对t一阶偏导数的中心差分。

式(8.33)和式(8.35)相加并整理可得

图示

式(8.38)称为函数T(x,y,t)对t二阶偏导数的中心差分。

利用同样的方法可得函数T(x,y,t)对x一阶偏导数的向前、向后和中心差分,以及对x二阶偏导数的中心差分:

图示

图示

利用同样的方法可得函数T(x,y,t)对y一阶偏导数的向前、向后和中心差分以及对y二阶偏导数的中心差分:

图示

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