Método de volumen finito ajustado positivo para sistemas parabólicos semilineales en dominios no acotados
Autores: Koleva, Miglena N.; Vulkov, Lubin G.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Método de volumen finito ajustado positivo para sistemas parabólicos semilineales en dominios no acotados
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Análisis matemático
Palabras clave
Modelado de contaminación ambiental
Ecuaciones diferenciales parabólicas
Discretización por diferencias de volumen finito
Paso de tiempo implícito-explicito
No negatividad
Mallas espaciales adaptativas graduadas
Licencia
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Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Este trabajo trata sobre un sistema semilineal de ecuaciones diferenciales parciales parabólicas (PDEs) en un dominio no acotado, relacionado con la modelización de la contaminación ambiental. Aunque estudiamos un submodelo unidimensional de advección-difusión vertical, los resultados pueden ser extendidos en cada dirección para cualquier número de dimensiones espaciales y diferentes condiciones de contorno. La transformación de la variable independiente se aplica para convertir el problema no lineal en un intervalo finito, que puede ser seleccionado de antemano. Investigamos la positividad de la solución del nuevo sistema parabólico degenerado con un lado derecho no lineal no estándar. Luego, diseñamos una discretización de diferencia de volumen finito ajustada en el espacio y demostramos la no negatividad de la solución. La discretización completa se obtiene mediante pasos de tiempo implícito-explícito, teniendo en cuenta el signo de los coeficientes en el término no lineal para preservar la no negatividad de la solución numérica y evitar el proceso de iteración. El método se realiza en mallas espaciales graduadas adaptativas para lograr un segundo orden de precisión en el espacio. Se presentan algunos resultados de cálculos.
Descripción
Este trabajo trata sobre un sistema semilineal de ecuaciones diferenciales parciales parabólicas (PDEs) en un dominio no acotado, relacionado con la modelización de la contaminación ambiental. Aunque estudiamos un submodelo unidimensional de advección-difusión vertical, los resultados pueden ser extendidos en cada dirección para cualquier número de dimensiones espaciales y diferentes condiciones de contorno. La transformación de la variable independiente se aplica para convertir el problema no lineal en un intervalo finito, que puede ser seleccionado de antemano. Investigamos la positividad de la solución del nuevo sistema parabólico degenerado con un lado derecho no lineal no estándar. Luego, diseñamos una discretización de diferencia de volumen finito ajustada en el espacio y demostramos la no negatividad de la solución. La discretización completa se obtiene mediante pasos de tiempo implícito-explícito, teniendo en cuenta el signo de los coeficientes en el término no lineal para preservar la no negatividad de la solución numérica y evitar el proceso de iteración. El método se realiza en mallas espaciales graduadas adaptativas para lograr un segundo orden de precisión en el espacio. Se presentan algunos resultados de cálculos.