Численно-аналитический метод для уравнения Бюргерса с периодическим краевым условием

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Построен эффективный численно-аналитический метод решения начально-краевой задачи для уравнения Бюргерса на отрезке с периодическим краевым условием. Метод включает в себя редукцию к линейной задаче на основе явно-неявной схемы дискретизации по времени и аналитическое решение вспомогательной линейной задачи на каждом временном шаге с использованием явного вида соответствующей функции Грина. Эффективность построенного метода обусловлена тем, что алгоритм решения вспомогательной задачи имеет всего лишь линейную сложность по количеству используемых узлов пространственной дискретизации, не задействуя при этом разностные аппроксимации производных искомой функции. На основе подстановки Коула-Хопфа получено явное периодическое решение задачи на отрезке и проведено сопоставление результатов численной реализации построенного алгоритма с этим явным решением. Разработанный метод продемонстрировал сочетание высокой вычислительной эффективности и точности получаемого результата.

Об авторах

С. И. Безродных

Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук

Email: sbezrodnykh@mail.ru
Москва, Россия

С. В. Пикулин

Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: spikulin@gmail.com
Москва, Россия

Список литературы

  1. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы.-М.: Бином, 2011.
  2. Безродных С.И., Власов В.И. Аналитико-численный метод расчета взаимодействия физических полей в полупроводниковом диоде// Мат. модел.-2015.-27, № 7.-С. 15-24.
  3. Вабищевич П.Н., Васильева М.В. Явно-неявные схемы для задач конвекции-диффузии-реакции// Сиб. ж. выч. мат.-2012.-15, № 4.- С. 359-369.
  4. Лизоркин П.И. Курс дифференциальных и интегральных уравнений с дополнительными главами анализа.- М.: ФМЛ, 1981.
  5. Новиков Б.К. Точные решения уравнения Бюргерса// Акуст. ж. - 1978.- 24, № 4.-С. 577-581.
  6. Пикулин С.В. О решениях типа бегущей волны уравнения Колмогорова-Петровского-Пискунова// Журн. выч. мат. и мат. физ. -2018.-58, № 2.- С. 244-252.
  7. Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики.-М.: Наука, 1975.
  8. Самарский А.А. Теория разностных схем.- М.: Наука, 1989.
  9. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии.-М.: Либроком, 2015.
  10. Солуян С.И., Хохлов Р.В. Распространение акустических волн конечной амплитуды в диссипативной среде// Вестн. МГУ. Сер. 3. Физ. Астрон.- 1961.- № 3.- С. 52-61.
  11. Уизем Дж.Б. Линейные и нелинейные волны.-М.: Мир, 1977.
  12. Филиппов А.Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью.-М.: Наука, 1985.
  13. Ablowitz M., Zeppetella A. Explicit solutions of Fisher’s equation for a special wave speed// Bull. Math. Biol.- 1979.- 41, №. 6.-С. 835-840.
  14. Ascher U.M., Ruuth S.J., Wetton B.T.R. Implicit-explicit methods for time-dependent partial differential equations// SIAM J. Numer. Anal.- 1995.-32.-С. 797-823.
  15. Crank J., Nicolson P. A practical method for numerical evaluation of solutions of partial differential equations of the heatconduction type// Math. Proc. Cambridge Philos. Soc.- 1947.- 49.-С. 50-67.
  16. Ruuth S.J. Implicit-explicit methods for reaction-diffusion problems in pattern formation// J. Math. Biol.- 1995.- 34, № 2.-С. 148-176.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

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».