第
33
卷第
6
期
2010
年
6
月
•
合肥工业大学学报(自然科学版)
JOURNAL
OF
HEFEI
UNIVERSITY
OF
TECHNOL(
见
Y
二维扩散方程的区间拟小波数值解
曹小琴,林京
(合肥工业大学数学学院,安徽合肥
230009)
Vo
l.
33
No. 6
Jun.
2010
,
摘
要:求解二维扩散方程的数值方法中,拟小波方法的精度虽然比Bo
ltzmann
方法高,但是前者的运算量比
后者大很多。文章采取区间拟
Shannon
尺度函数为权函数,利用小波配点法对空间域离散得到对时间的常
微分方程组,然后用高效的精细积分法求解,改进了拟小波方法;新方法在保证高精度的同时,使得计算量低
于拟小波方法;数值实验的分析和结果证明了新方法的有效性。
关键词:二维扩散方程;区间拟小波法;小波配点法;精细积分法
中图分类号
:024
1.
82
文献标志码
:A
文章编号:
1003-5060( 2010) 06-0951-04
Study
of
tw
o-
dimensional diffusion equation
by interval quasi-wavelet method
CAO
Xia
o-
qin.
LIN
Jing
(Sc
hool
of
Mathematics
,
Hefei
University
of
Technology
,
Hefei
230009
,
China)
Abstract:
In
view of
the
numerical
methods
for solving
tw
o-
dimensional diffusion
equations.
the
preci-
sion
gained
by
the
quasi-wavelet
method
is
higher
than
that
by
Bo
ltzmann
method.
but
the
computa
tion
of
the
former
is
much
more
than
the
latter.
The
interval
quasi-Shannon
scaling
function
is select-
ed as
weight
function
in
this
paper
and
the
spatial
domain
is discretized
by
the
wavelet
collocation
method.
Then
the
system
of
ordinary
differential
equation
is
built
and
the
solution
of
it
is gained
by
the
high-efficient precise
integration
method.
The
new
approach
improves
the
quasi-wavelet
method.
Compared
with
the
quasi-wavelet
method.
the
new
approach
reduces
the
computation
while
high
preci-
sion
is kept.
Finally
the
effect of
the
new
approach
is
demonstrated
by
the
results
of numerical
exam
ples.
Key words:
two-dimentional
diffusion
equation;
interval
quasi-wavelet
method;
wavelet collocation
method;
precise
integration
method
采用精细积分法
[IJ
求解偏微分方程,首先需
要对求解区域进行空间离散,形成关于时间的常
微分方程组,然后采用精细积分法求解。常用的
离散方法有差分法和有限元法等。近年来,采用
小波方法对空间进行离散越来越受到人们的重
视。在众多的小波中,拟
Shannon
小波
[2-4J
不但
具有解析表达式,且同时具有紧支撑性、插值性和
无限次可导连续性等优良的数值特性,因此,采用
拟
Shannon
小波配点法进行空间离散具有精度
高、方法简单等优点,而且可以按照构造区间上插
收稿日期
:2009
,
0601
值小波的方法方便地构造区间上的
Shannon
小
波
[M]V
有效遏制了边界效应,改善了小波数值方
法的计算精度。文献
[7J
通过大量的数值试验得
出,虽然拟小波方法所得结果精度比Bo
ltzmann
方法所得结果精度高,但拟小波方法在计算过程
中的运算量特别大。本文应用区间拟
Shannon
小波精细积分算法求解二维扩散方程,与文献
[7J
中拟小波方法相比,该方法不但计算精度高,而且
运算速度较快,对时间步长不敏感,从而有效地提
高了计算效率。
作者简介:曹小琴(1
986
一)
,女,安徽安庆人,合肥工业大学硕士生;
林京
0947-)
,男,浙江温州人,合肥工业大学教授,硕士生导师.