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Un método numérico adaptado a capas para ecuaciones funcionales diferenciales parciales singularmente perturbadas

Autores: Al Ghafli, Ahmed A.; Gelu, Fasika Wondimu; Al Salman, Hassan J.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Un método numérico adaptado a capas para ecuaciones funcionales diferenciales parciales singularmente perturbadas


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Análisis matemático

Palabras clave

Método de computación
Problemas parabólicos singularmente perturbados
Pequeños desplazamientos negativos
Expansión en series de Taylor
Método de Crank-Nicolson
Mallas de tipo Shishkin

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 19

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este artículo describe un método de cálculo efectivo para problemas parabólicos singularmente perturbados con pequeños desplazamientos negativos en los términos de convección y reacción. Para manejar los pequeños desplazamientos negativos, se utiliza la expansión en series de Taylor. Luego, el problema de convección-difusión-reacción parabólico singularmente perturbado asintóticamente equivalente se discretiza con el método de Crank-Nicolson en una malla uniforme para la derivada temporal y un método híbrido en mallas tipo Shishkin para la derivada espacial. Se establece la estabilidad del método y la convergencia uniforme de parámetros. Para respaldar los hallazgos teóricos, se presentan los resultados numéricos en tablas y se trazan gráficos. Los resultados actuales mejoran los métodos existentes en la literatura. Debido al efecto de los pequeños desplazamientos negativos en los Ejemplos 1 y 2, los resultados numéricos utilizando mallas Shishkin y Bakhvalov-Shishkin son casi iguales. Dado que no hay pequeños desplazamientos en los Ejemplos 3 y 4, los resultados numéricos utilizando la malla Bakhvalov-Shishkin son más eficientes que utilizando la malla Shishkin. Concluimos que el método actual utilizando la malla Bakhvalov-Shishkin funciona bien para problemas singularmente perturbados sin pequeños desplazamientos negativos.

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