Algoritmos estables, explícitos y de salto de ranita para la ecuación de difusión
Autores: Nagy, Ádám; Omle, Issa; Kareem, Humam; Kovács, Endre; Barna, Imre Ferenc; Bognar, Gabriella
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Algoritmos estables, explícitos y de salto de ranita para la ecuación de difusión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Nuevos algoritmos numéricos
Ecuación del calor
Algoritmo leapfrog-hopscotch
Sistemas grandes
Solución analítica
Ecuación no lineal de Fisher
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En este documento, construimos nuevos algoritmos numéricos para resolver la ecuación de calor o difusión. Comenzamos con 10 combinaciones diferentes de algoritmos leapfrog-hopscotch y reducimos esta selección a cinco durante pruebas posteriores. Demostramos el rendimiento de estos cinco mejores métodos en el caso de sistemas grandes con parámetros aleatorios y condiciones iniciales discontinuas, comparándolos con otros métodos. Verificamos los métodos reproduciendo una solución analítica utilizando una malla no equidistante. Luego, construimos una nueva solución analítica no trivial que contiene funciones de Kummer para la ecuación de calor con coeficientes dependientes del tiempo, y también reproducimos esta solución. Los nuevos métodos luego se aplican a la ecuación no lineal de Fisher. Finalmente, demostramos analíticamente que el orden de precisión de los métodos es dos y presentamos evidencia de que son incondicionalmente estables.
Descripción
En este documento, construimos nuevos algoritmos numéricos para resolver la ecuación de calor o difusión. Comenzamos con 10 combinaciones diferentes de algoritmos leapfrog-hopscotch y reducimos esta selección a cinco durante pruebas posteriores. Demostramos el rendimiento de estos cinco mejores métodos en el caso de sistemas grandes con parámetros aleatorios y condiciones iniciales discontinuas, comparándolos con otros métodos. Verificamos los métodos reproduciendo una solución analítica utilizando una malla no equidistante. Luego, construimos una nueva solución analítica no trivial que contiene funciones de Kummer para la ecuación de calor con coeficientes dependientes del tiempo, y también reproducimos esta solución. Los nuevos métodos luego se aplican a la ecuación no lineal de Fisher. Finalmente, demostramos analíticamente que el orden de precisión de los métodos es dos y presentamos evidencia de que son incondicionalmente estables.