Analizando ecuaciones de Laplace tridimensionales utilizando el método de acoplamiento de dimensiones
Autores: Liu, Fengbin; Zuo, Mingmei; Cheng, Heng; Ma, Ji
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Analizando ecuaciones de Laplace tridimensionales utilizando el método de acoplamiento de dimensiones
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Baja eficiencia computacional
Método de Galerkin sin elementos mejorado
Método de Acoplamiento de Dimensiones
Método de División Dimensional
Método de Elementos Finitos
Método de Diferencias Finitas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Debido a la baja eficiencia computacional del método Galerkin sin Elementos Mejorado (IEFG), resolver eficientemente problemas de Laplace tridimensionales (3D) utilizando métodos sin malla ha sido una dirección de investigación de larga data. En este estudio, proponemos el Método de Acoplamiento de Dimensiones (DCM) como un enfoque alternativo prometedor para abordar este desafío. Basado en el Método de División Dimensional (DSM), el DCM divide el dominio del problema 3D en un acoplamiento de múltiples problemas bidimensionales (2D) que se manejan a través del método IEFG. Utilizamos el Método de Elementos Finitos (FEM) en la tercera dirección para combinar las ecuaciones discretizadas 2D, lo cual tiene ventajas sobre el Método de Diferencias Finitas (FDM) utilizado en métodos tradicionales. Nuestra verificación numérica demuestra la convergencia del DCM y la mejora de la velocidad computacional sin perder precisión computacional en comparación con el método IEFG. Por lo tanto, este método propuesto reduce significativamente el tiempo y los costos computacionales al resolver ecuaciones de Laplace 3D con condiciones de contorno naturales o mixtas en una dirección de división dimensional, y amplía la aplicabilidad del método EFG de división de dimensiones.
Descripción
Debido a la baja eficiencia computacional del método Galerkin sin Elementos Mejorado (IEFG), resolver eficientemente problemas de Laplace tridimensionales (3D) utilizando métodos sin malla ha sido una dirección de investigación de larga data. En este estudio, proponemos el Método de Acoplamiento de Dimensiones (DCM) como un enfoque alternativo prometedor para abordar este desafío. Basado en el Método de División Dimensional (DSM), el DCM divide el dominio del problema 3D en un acoplamiento de múltiples problemas bidimensionales (2D) que se manejan a través del método IEFG. Utilizamos el Método de Elementos Finitos (FEM) en la tercera dirección para combinar las ecuaciones discretizadas 2D, lo cual tiene ventajas sobre el Método de Diferencias Finitas (FDM) utilizado en métodos tradicionales. Nuestra verificación numérica demuestra la convergencia del DCM y la mejora de la velocidad computacional sin perder precisión computacional en comparación con el método IEFG. Por lo tanto, este método propuesto reduce significativamente el tiempo y los costos computacionales al resolver ecuaciones de Laplace 3D con condiciones de contorno naturales o mixtas en una dirección de división dimensional, y amplía la aplicabilidad del método EFG de división de dimensiones.