Técnicas de desacoplamiento para modelo de difusión-reacción de múltiples especies
Autores: Vasilyeva, Maria; Stepanov, Sergei; Sadovski, Alexey; Henry, Stephen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Técnicas de desacoplamiento para modelo de difusión-reacción de múltiples especies
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Modelo multi-especies
Ecuaciones de difusión-reacción
Forma semidiscreta
Aproximación de volumen finito
Esquema totalmente implícito
Técnicas de desacoplamiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
Consideramos el modelo de multispecies descrito por un sistema acoplado de ecuaciones de difusión-reacción, donde el acoplamiento y la no linealidad se encuentran en la parte de reacción. Construimos una forma semidiscreta utilizando una aproximación de volumen finito por espacio. Se utiliza un esquema totalmente implícito para la aproximación por tiempo, lo que lleva a resolver el sistema acoplado no lineal de ecuaciones en cada paso de tiempo. Este artículo presenta dos técnicas de desacoplamiento basadas en el esquema explícito-implícito y el método de división de operadores. En el esquema explícito-implícito, tomamos la concentración de una especie en el término de acoplamiento de la capa de tiempo anterior para obtener un sistema de ecuaciones desacopladas lineales. El segundo enfoque se basa en la técnica de división de operadores, donde primero resolvemos ecuaciones desacopladas con el operador de difusión y luego resolvemos las ecuaciones con el operador de reacción local. Se derivan estimaciones de estabilidad para ambos esquemas de desacoplamiento propuestos. Presentamos una investigación numérica para las técnicas de desacoplamiento con diferentes tamaños de paso de tiempo y diferentes escalas del coeficiente de difusión.
Descripción
Consideramos el modelo de multispecies descrito por un sistema acoplado de ecuaciones de difusión-reacción, donde el acoplamiento y la no linealidad se encuentran en la parte de reacción. Construimos una forma semidiscreta utilizando una aproximación de volumen finito por espacio. Se utiliza un esquema totalmente implícito para la aproximación por tiempo, lo que lleva a resolver el sistema acoplado no lineal de ecuaciones en cada paso de tiempo. Este artículo presenta dos técnicas de desacoplamiento basadas en el esquema explícito-implícito y el método de división de operadores. En el esquema explícito-implícito, tomamos la concentración de una especie en el término de acoplamiento de la capa de tiempo anterior para obtener un sistema de ecuaciones desacopladas lineales. El segundo enfoque se basa en la técnica de división de operadores, donde primero resolvemos ecuaciones desacopladas con el operador de difusión y luego resolvemos las ecuaciones con el operador de reacción local. Se derivan estimaciones de estabilidad para ambos esquemas de desacoplamiento propuestos. Presentamos una investigación numérica para las técnicas de desacoplamiento con diferentes tamaños de paso de tiempo y diferentes escalas del coeficiente de difusión.