Stability of three-layer differential-difference schemes with weights in the space of summable functions with supports in a network-like domain

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The work is a natural continuation of the authors' earlier studies in the analysis of the conditions for the weak solvability of one-dimensional initial-boundary value problems with a space variable changing on a graph (network) in the direction of increasing the dimension $n$ ($n>1$) of the network-like domain of change of this variable. The first results in this direction (for $n = 3$) were obtained by one of the authors for the linearized Navier–Stokes system, later for a much more complex nonlinear Navier–Stokes system. The analysis was carried out in the classical way, using a priori estimates for the norms of weak solutions in Sobolev spaces of functions. In this study (for arbitrary $n>1$) another approach is proposed to obtain conditions for the weak solvability of linear initial-boundary value problems reduction of the original problem to a differential-difference system, the idea of which goes back to E. Rothe's method of semi-discretization of the initial-boundary value problem by temporary variable. A differential-difference system of equations with weighted parameters and its corresponding three-layer differential-difference scheme (a set of schemes) are considered. The resulting system is an analog of the initial-boundary value problem for a parabolic type equation with a space variable changing in a network-like domain of an n-dimensional Euclidean space. The main aim is to establish a domain of the range of weight parameters that guarantees the stability of the differential-difference scheme (continuity by the initial data of the problem), to obtain estimates for the operator norms of the weak solutions of the scheme, to construct a sequence of solutions for a differential-difference system that is weakly compact in its state space. The latter is an important element when using numerical methods of analysis of a wide class of applied multidimensional problems and constructing computational algorithms for finding approximations to their solutions. The results are applicable in applied optimization problems arising from modeling network processes of continuum transport with the help of the formalisms of differential-difference systems.

About the authors

Van Nguyen Hoang

Voronezh State University

ORCID iD: 0000-0001-6970-2770
Russia, 394006, Voronezh, Universitetskaya pl., 1

Vyacheslav Vasilevich Preovotorov

Voronezh State University

ORCID iD: 0000-0001-8761-7174
Scopus Author ID: 24451043200
Russia, 394006, Voronezh, Universitetskaya pl., 1

References

  1. Provotorov V. V., Sergeev S. M., Hoang V. N. Point control of a differential-difference system with distributed parameters on the graph // Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2021. Т. 17, вып. 3. С. 277–286. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2021.305
  2. Zhabko А. P., Provotorov V. V., Shindyapin A. I. Optimal control of a differential-difference parabolic system with distributed parameters on the graph // Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления. 2021. Т. 17, вып. 4. С. 433–448. https://doi.org/10.21638/11701/spbu10.2021.411
  3. Хоанг В. Н., Провоторов В. В. Устойчивость трехслойной симметричной дифференциально-разностной схемы в классе суммируемых на сетеподобной области функций // Вестник российских университетов. Математика. 2022. Т. 27, вып. 137. С. 80–94. https://doi.org/10.20310/2686-9667-2022-27-137-80-94
  4. Rothe E. Uber die Warmeleitungsgleichung mit nichtkonstanten Koeffizienten im raumlichen Falle // Mathematische Annalen. 1931. Vol. 104. P. 355–362. https://doi.org/10.1007/BF01457943
  5. Самарский А. А. Теория разностных схем. Москва : Наука, 1977. 655 с.
  6. Doubova A., Fernandez-Cara E., Gonzalez-Burgos M. Controllability results for linear viscoelastic fluids of the Maxwell and Jeffreys kinds // Comptes Rendus de l’Academie des Sciences – Series I – Mathematics. 2000. Vol. 331, iss. 7. P. 537–542. https://doi.org/10.1016/S0764-4442(00)01662-1
  7. Boldrini J. L., Doubova A., Fernandez-Cara E., Gonzalez-Burgos M. Some controllability results for linear viscoelastic fluids // SIAM Journal on Control and Optimization. 2012. Vol. 50, iss. 2. P. 900–924. https://doi.org/10.1137/100813592
  8. Renardy M. On control of shear flow of an upper convected Maxwell fluid // Zeitschrift fur Angewandte Mathematik und Mechanik. 2007. Vol. 87. P. 213–218. https://doi.org/10.1002/zamm.200610313
  9. Wachsmuth D., Roubicek T. Optimal control of planar flow of incompressible non-Newtonian fluids // Zeitschrift fur Analysis und ihre Anwendung. 2010. Vol. 29. P. 351–376. https://doi.org/10.4171/ZAA/1412
  10. Debbouche A., Nieto J. J. Sobolev type fractional abstract evolution equations with nonlocal conditions and optimal multi-controls // Applied Mathematics and Computation. 2014. Vol. 245. P. 74–85. https://doi.org/10.1016/j.amc.2014.07.073
  11. Baranovskii E. S. Steady flows of an Oldroyd fluid with threshold slip // Communications on Pure and Applied Analysis. 2019. Vol. 18, iss. 2. P. 735–750. https://doi.org/10.3934/cpaa.2019036
  12. Baranovskii E. S., Artemov M. A. Solvability of the Boussinesq approximation for water polymer solutions // Mathematics. 2019. Vol. 7, iss. 7. Art. 611. https://doi.org/10.3390/math7070611
  13. Artemov M. A., Baranovskii E. S. Global existence results for Oldroyd fluids with wall slip // Acta Applicandae Mathematicae. 2017. Vol. 147, iss. 1. P. 197–210. https://doi.org/10.1007/s10440-016-0076-z

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».