Esquemas de dirección alternante bidimensional-unidimensional para problemas de convección-difusión en sistemas costeros
Autores: Sukhinov, Alexander; Sidoryakina, Valentina
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Esquemas de dirección alternante bidimensional-unidimensional para problemas de convección-difusión en sistemas costeros
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Convección
Difusión
Sistemas marinos costeros
Transporte de materia en suspensión
Esquema de partición
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
El problema de valor inicial para la ecuación de convección-difusión en 3D correspondiente al modelo matemático de transporte de materia suspendida en sistemas marinos costeros y cuerpos de agua poco profundos se considera. Los operadores de transporte convectivo y difusivo en direcciones horizontales y verticales para este tipo de problema tienen propiedades físicas y espectrales significativamente diferentes. En conexión con lo anterior, se ha construido un esquema de división bidimensional-unidimensional, un análogo tridimensional del esquema de dirección alternante de Peaceman-Rachford, que es adecuado para la predicción operativa de la dispersión de suspensión en sistemas costeros. El documento ha demostrado el teorema de estabilidad de la solución con respecto a los datos iniciales y funciones del lado derecho, en el caso de operadores independientes del tiempo en normas de energía especiales determinadas por uno de los operadores del esquema de división. Se ha investigado la precisión, que, al igual que en el caso del esquema de Peaceman-Rachford, con la definición especial de condiciones de contorno en un paso de tiempo fraccional, es el valor de segundo orden en dependencia del tiempo y los pasos espaciales. El uso de este enfoque permite obtener algoritmos paralelos para resolver ecuaciones de convección-difusión en mallas que son económicos en términos del tiempo total de solución del problema en sistemas multiprocesador, que incluye el tiempo para la realización de operaciones aritméticas y el requerido para el intercambio de información entre procesadores.
Descripción
El problema de valor inicial para la ecuación de convección-difusión en 3D correspondiente al modelo matemático de transporte de materia suspendida en sistemas marinos costeros y cuerpos de agua poco profundos se considera. Los operadores de transporte convectivo y difusivo en direcciones horizontales y verticales para este tipo de problema tienen propiedades físicas y espectrales significativamente diferentes. En conexión con lo anterior, se ha construido un esquema de división bidimensional-unidimensional, un análogo tridimensional del esquema de dirección alternante de Peaceman-Rachford, que es adecuado para la predicción operativa de la dispersión de suspensión en sistemas costeros. El documento ha demostrado el teorema de estabilidad de la solución con respecto a los datos iniciales y funciones del lado derecho, en el caso de operadores independientes del tiempo en normas de energía especiales determinadas por uno de los operadores del esquema de división. Se ha investigado la precisión, que, al igual que en el caso del esquema de Peaceman-Rachford, con la definición especial de condiciones de contorno en un paso de tiempo fraccional, es el valor de segundo orden en dependencia del tiempo y los pasos espaciales. El uso de este enfoque permite obtener algoritmos paralelos para resolver ecuaciones de convección-difusión en mallas que son económicos en términos del tiempo total de solución del problema en sistemas multiprocesador, que incluye el tiempo para la realización de operaciones aritméticas y el requerido para el intercambio de información entre procesadores.