Métodos explícitos estables de diferencias finitas para ecuaciones de tipo difusión-reacción
Autores: Jalghaf, Humam Kareem; Kovács, Endre; Majár, János; Nagy, Ádám; Askar, Ali Habeeb
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Métodos explícitos estables de diferencias finitas para ecuaciones de tipo difusión-reacción
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Iteración
Fórmula theta
Vecinos
Término de difusión
Términos de reacción
Lineal
Proporcional
Cuarta potencia
Precisión
Estable
Solución analítica
Parámetros aleatorios
Condiciones iniciales discontinuas
Competitivo
Término no lineal
Término de advección-difusión-reacción
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Al iterar la fórmula theta y tratar a los vecinos de forma explícita, como en los métodos de diferencia finita positiva incondicional (UPFD), construimos un nuevo algoritmo explícito de 2 etapas para resolver ecuaciones diferenciales parciales que contienen un término de difusión y dos términos de reacción. Uno de los términos de reacción es lineal, lo que puede describir la convección del calor, el otro es proporcional a la cuarta potencia de la variable, lo que puede representar la radiación. Demostramos analíticamente, para el caso lineal, que el orden de precisión del método es dos, y que es incondicionalmente estable. Verificamos el método reproduciendo una solución analítica con alta precisión. Luego, se utilizan sistemas grandes con parámetros aleatorios y condiciones iniciales discontinuas para demostrar que el nuevo método es competitivo frente a varios otros solucionadores, incluso si el término no lineal es extremadamente grande. Finalmente, mostramos que el nuevo método también se puede adaptar al término de advección-difusión-reacción.
Descripción
Al iterar la fórmula theta y tratar a los vecinos de forma explícita, como en los métodos de diferencia finita positiva incondicional (UPFD), construimos un nuevo algoritmo explícito de 2 etapas para resolver ecuaciones diferenciales parciales que contienen un término de difusión y dos términos de reacción. Uno de los términos de reacción es lineal, lo que puede describir la convección del calor, el otro es proporcional a la cuarta potencia de la variable, lo que puede representar la radiación. Demostramos analíticamente, para el caso lineal, que el orden de precisión del método es dos, y que es incondicionalmente estable. Verificamos el método reproduciendo una solución analítica con alta precisión. Luego, se utilizan sistemas grandes con parámetros aleatorios y condiciones iniciales discontinuas para demostrar que el nuevo método es competitivo frente a varios otros solucionadores, incluso si el término no lineal es extremadamente grande. Finalmente, mostramos que el nuevo método también se puede adaptar al término de advección-difusión-reacción.