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Helmholtz方程是一类重要的椭圆型偏微分方程,在许多物理现象中,都涉及到Helmholtz方程,包括在时间调和的声音和电磁场中的势能,声波的散射,消声器中噪音的降低,水波的蔓延和膜的振动等。得到Helmholtz方程的有效和精确的数值解已经成为许多研究的主题。若干种求解Helmholtz方程数值解的方法已经发展起来,例如有限差分方法,边界元方法,有限元方法和谱元素方法。
有限差分方法是用于求解微分方程问题的最广泛的数值方法,很多常见的偏微分方程可用这种方法得到近似解。在这篇文章中,我们推广一种多步有限差分方法,来求解二维的Helmholtz方程。通过这种方法,我们得出二维Helmholtz方程新的高阶差分格式,并对于Neumann边界条件,给出一个新的六阶差分格式。同时,文章中给出了两个数值算例,验证了我们提出的新的差分格式。