Iga-energetic bem: una herramienta eficaz para la solución numérica de problemas de propagación de ondas en el dominio espacio-temporal
Autores: Aimi, Alessandra; Boiardi, Ariel Surya
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Iga-energetic bem: una herramienta eficaz para la solución numérica de problemas de propagación de ondas en el dominio espacio-temporal
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Método de elementos de contorno energético
Problemas de propagación de ondas
Ecuación integral de contorno
Análisis isogeométrico
Problema de modelo espacio-temporal
Núcleos débilmente singulares
Licencia
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El Método de Elementos de Contorno Energético (BEM) es una técnica de discretización reciente para la solución numérica de problemas de propagación de ondas, dentro de dominios acotados o fuera de obstáculos acotados. El problema de modelo diferencial se convierte en una Ecuación Integral de Contorno (BIE) en el dominio del tiempo, que luego se formula en una forma débil dependiente de la energía y sucesivamente discretizada mediante un enfoque de tipo Galerkin. Teniendo en cuenta el problema de modelo espacio-temporal de dispersión suave en 2D de ondas acústicas por obstáculos descritos por arcos abiertos mediante parametrizaciones B-spline (o NURBS), el objetivo de este artículo es introducir el potente enfoque de Análisis Isogeométrico (IGA) en el BEM Energético en lo que respecta a la discretización en variables espaciales. Los mismos beneficios computacionales ya observados para IGA-BEM en el caso de problemas elípticos (es decir, estáticos) se enfatizan aquí porque se obtienen en cada paso del procedimiento de marcha en el tiempo. Se describirán cuestiones numéricas para una integración eficiente de núcleos débilmente singulares, relacionados con la solución fundamental del operador de onda y dependientes del frente de onda de propagación. Se presentarán y discutirán resultados numéricos efectivos, mostrando, desde un punto de vista numérico, la convergencia y precisión del método propuesto, así como la superioridad de IGA-BEM Energético en comparación con la versión estándar del método, que emplea funciones de base Lagrangianas clásicas.
Descripción
El Método de Elementos de Contorno Energético (BEM) es una técnica de discretización reciente para la solución numérica de problemas de propagación de ondas, dentro de dominios acotados o fuera de obstáculos acotados. El problema de modelo diferencial se convierte en una Ecuación Integral de Contorno (BIE) en el dominio del tiempo, que luego se formula en una forma débil dependiente de la energía y sucesivamente discretizada mediante un enfoque de tipo Galerkin. Teniendo en cuenta el problema de modelo espacio-temporal de dispersión suave en 2D de ondas acústicas por obstáculos descritos por arcos abiertos mediante parametrizaciones B-spline (o NURBS), el objetivo de este artículo es introducir el potente enfoque de Análisis Isogeométrico (IGA) en el BEM Energético en lo que respecta a la discretización en variables espaciales. Los mismos beneficios computacionales ya observados para IGA-BEM en el caso de problemas elípticos (es decir, estáticos) se enfatizan aquí porque se obtienen en cada paso del procedimiento de marcha en el tiempo. Se describirán cuestiones numéricas para una integración eficiente de núcleos débilmente singulares, relacionados con la solución fundamental del operador de onda y dependientes del frente de onda de propagación. Se presentarán y discutirán resultados numéricos efectivos, mostrando, desde un punto de vista numérico, la convergencia y precisión del método propuesto, así como la superioridad de IGA-BEM Energético en comparación con la versión estándar del método, que emplea funciones de base Lagrangianas clásicas.