La normalización es un método potente para comprender sistemas lineales y no lineales en física y mecánica de suelos
Autores: Conesa, Manuel; Sánchez-Pérez, Juan Francisco; García-Ros, Gonzalo; Castro, Enrique; Valenzuela, Julio
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
La normalización es un método potente para comprender sistemas lineales y no lineales en física y mecánica de suelos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Problemas físicos
Ecuaciones diferenciales
Métodos numéricos
Técnica de normalización
Forma adimensional
Ecuación gobernante
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 51
Citaciones: Sin citaciones
Para abordar problemas físicos que requieren la resolución de ecuaciones diferenciales, se prefieren métodos analíticos lineales y no lineales cuando es posible, pero se utilizan métodos numéricos cuando es necesario. En este estudio, se establece la técnica de normalización, que es un enfoque matemático simple que solo requiere una manipulación básica de las ecuaciones principales para obtener información valiosa sobre la solución. La metodología de esta técnica implica adoptar referencias apropiadas para obtener la forma adimensional de la ecuación principal, después de lo cual se equilibran los términos de la ecuación, obteniendo los monomios adimensionales que rigen la solución. Es necesario tener un conocimiento profundo de los procesos físicos involucrados para encontrar las mejores referencias. Las principales ventajas de esta técnica son la simplicidad de la metodología, la adquisición de información valiosa sobre la solución sin necesidad de cálculos matemáticos complejos y su aplicabilidad a problemas no lineales. Sin embargo, es importante considerar la dificultad en la selección de referencias apropiadas en escenarios más complejos. Este estudio aplica esta metodología de normalización a diferentes escenarios, mostrando cómo la elección de referencias apropiadas conduce a los monomios adimensionales independientes. Una vez obtenidos, fue posible identificar diferentes situaciones con respecto al valor de los monomios. Será cuando estén cerca de la unidad, y por lo tanto normalizados, cuando afecten fundamentalmente la solución del problema. Finalmente, presentamos dos casos, uno lineal y otro complejo, sobre la aplicación de la normalización al desafiante problema de consolidación del suelo en ingeniería de suelos, ilustrando cómo se utilizó la técnica para obtener la solución y sus numerosas ventajas.
Descripción
Para abordar problemas físicos que requieren la resolución de ecuaciones diferenciales, se prefieren métodos analíticos lineales y no lineales cuando es posible, pero se utilizan métodos numéricos cuando es necesario. En este estudio, se establece la técnica de normalización, que es un enfoque matemático simple que solo requiere una manipulación básica de las ecuaciones principales para obtener información valiosa sobre la solución. La metodología de esta técnica implica adoptar referencias apropiadas para obtener la forma adimensional de la ecuación principal, después de lo cual se equilibran los términos de la ecuación, obteniendo los monomios adimensionales que rigen la solución. Es necesario tener un conocimiento profundo de los procesos físicos involucrados para encontrar las mejores referencias. Las principales ventajas de esta técnica son la simplicidad de la metodología, la adquisición de información valiosa sobre la solución sin necesidad de cálculos matemáticos complejos y su aplicabilidad a problemas no lineales. Sin embargo, es importante considerar la dificultad en la selección de referencias apropiadas en escenarios más complejos. Este estudio aplica esta metodología de normalización a diferentes escenarios, mostrando cómo la elección de referencias apropiadas conduce a los monomios adimensionales independientes. Una vez obtenidos, fue posible identificar diferentes situaciones con respecto al valor de los monomios. Será cuando estén cerca de la unidad, y por lo tanto normalizados, cuando afecten fundamentalmente la solución del problema. Finalmente, presentamos dos casos, uno lineal y otro complejo, sobre la aplicación de la normalización al desafiante problema de consolidación del suelo en ingeniería de suelos, ilustrando cómo se utilizó la técnica para obtener la solución y sus numerosas ventajas.