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Resolviendo sistemas 3-D Gray-Scott con coeficientes de difusión variables en superficies mediante el método del punto más cercano con RBF-FD

Autores: Raei, Marzieh; Cuomo, Salvatore; Colecchia, Giovanni; Severino, Gerardo

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Resolviendo sistemas 3-D Gray-Scott con coeficientes de difusión variables en superficies mediante el método del punto más cercano con RBF-FD


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Dinámica de reacción-difusión
Esquema numérico
Coeficientes de difusión
Método de paso de diferencia implícita
Método híbrido avanzado sin malla
Función de base radial-diferencia finita

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 35

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El modelo Gray-Scott (GS) es un sistema no lineal de ecuaciones generalmente adoptado para describir la dinámica de reacción-difusión. En este documento, discutimos un esquema numérico para resolver el sistema GS. Los coeficientes de difusión del modelo están en superficies y dependen del espacio y el tiempo. En este sentido, primero adoptamos un método de paso de diferencia implícito para semidiscretizar el modelo en la dirección del tiempo. Luego, implementamos un método híbrido avanzado sin malla para la discretización del modelo. De esta manera, resolvemos el problema GS con un algoritmo de función de base radial-diferencia finita (RBF-FD) combinado con el método del punto más cercano (CPM). Además, diseñamos un algoritmo predictor-corrector para tratar con los términos no lineales de esta dinámica. En un ejemplo práctico, mostramos los patrones de manchas y rayas con una condición inicial dada. Finalmente, demostramos experimentalmente que el método presentado proporciona beneficios en términos de precisión y rendimiento para la solución numérica del sistema GS.

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