Método característico de Galerkin numérico explícito para resolver la ecuación de Burgers
Autores: Sun, Yue; Chen, Qian; Chen, Tao; Yong, Longquan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método característico de Galerkin numérico explícito para resolver la ecuación de Burgers
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Método de variedad numérica
Ecuación de Burgers
Método de Crank-Nicolson
Expansión de Taylor
Sistema de doble cobertura de NMM
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo presenta un método de variedad numérica no estándar (NMM) para resolver la ecuación de Burgers. Empleando el método de Galerkin característico, inicialmente aplicamos el método de Crank-Nicolson para la discretización temporal a lo largo de la característica. Posteriormente, utilizando la expansión de Taylor, transformamos la fórmula semi-implícita en una forma completamente explícita. Para la discretización espacial, construimos el sistema de doble cobertura de NMM adaptado a la ecuación de Burgers. Elegimos funciones de cobertura constantes y funciones de peso de primer orden para mejorar la eficiencia computacional e importar exactamente las restricciones de contorno. Finalmente, el esquema de cálculo integrado se deriva utilizando el método de Galerkin estándar, junto con un procedimiento de solución basado en el algoritmo de Thomas. El método propuesto se verifica a través de seis ejemplos numéricos de referencia bajo diversas condiciones iniciales de contorno. Se realizan extensas comparaciones con soluciones analíticas y resultados de métodos alternativos, demostrando la precisión y estabilidad de nuestro enfoque, especialmente en la resolución de la ecuación de Burgers a altos números de Reynolds.
Descripción
Este artículo presenta un método de variedad numérica no estándar (NMM) para resolver la ecuación de Burgers. Empleando el método de Galerkin característico, inicialmente aplicamos el método de Crank-Nicolson para la discretización temporal a lo largo de la característica. Posteriormente, utilizando la expansión de Taylor, transformamos la fórmula semi-implícita en una forma completamente explícita. Para la discretización espacial, construimos el sistema de doble cobertura de NMM adaptado a la ecuación de Burgers. Elegimos funciones de cobertura constantes y funciones de peso de primer orden para mejorar la eficiencia computacional e importar exactamente las restricciones de contorno. Finalmente, el esquema de cálculo integrado se deriva utilizando el método de Galerkin estándar, junto con un procedimiento de solución basado en el algoritmo de Thomas. El método propuesto se verifica a través de seis ejemplos numéricos de referencia bajo diversas condiciones iniciales de contorno. Se realizan extensas comparaciones con soluciones analíticas y resultados de métodos alternativos, demostrando la precisión y estabilidad de nuestro enfoque, especialmente en la resolución de la ecuación de Burgers a altos números de Reynolds.