A fully discrete implicit scheme is proposed for the Swift-Hohenberg model, combining the third-order backward differentiation formula (BDF3) for the time discretization and the second-order finite difference scheme for the space discretization. Applying the Brouwer fixed-point theorem and the positive definiteness of the convolution coefficients of BDF3, the presented numerical algorithm is proved to be uniquely solvable and unconditionally energy stable, further, the numerical solution is shown to be bounded in the maximum norm. The proposed scheme is rigorously proved to be convergent in $L^2$ norm by the discrete orthogonal convolution (DOC) kernel, which transfer the four-level-solution form into the three-level-gradient form for the approximation of the temporal derivative. Consequently, the error estimate for the numerical solution is established by utilization of the discrete Gronwall inequality. Numerical examples in 2D and 3D cases are provided to support the theoretical results.


翻译:为Swift-Hohenberg模型提出了一个完全独立的隐含计划,将时间离散的第三级后向差异公式(BDF3)和空间离散的第二级有限差异公式(BDF3)结合起来。应用Broewer固定点的理论和BDF3的递增系数的积极确定性,所提供的数字算法被证明是独一无二的可溶性和无条件的能源稳定。此外,数字解决办法被显示在最高规范中。所拟议的计划被严格证明为离散或分解式内核(DOC)标准以$L<unk> 2美元为标准,后者将四级溶解形式转换成时间衍生物接近的三级等级形式。因此,数字解决办法的误差估计是通过使用离散的Gronwall不平等确定的。提供了2D和3D案例的数值示例以支持理论结果。</s>

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