Численно-аналитический метод для уравнения Бюргерса с периодическим краевым условием
- Авторы: Безродных С.И.1, Пикулин С.В.1
-
Учреждения:
- Федеральный исследовательский центр «Информатика и управление» Российской академии наук
- Выпуск: Том 69, № 2 (2023): Труды Крымской осенней математической школы-симпозиума
- Страницы: 208-223
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/2413-3639/article/view/327766
- DOI: https://doi.org/10.22363/2413-3639-2023-69-2-208-223
- EDN: https://elibrary.ru/BSNBJE
- ID: 327766
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.
Ключевые слова
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
- Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы.-М.: Бином, 2011.
- Безродных С.И., Власов В.И. Аналитико-численный метод расчета взаимодействия физических полей в полупроводниковом диоде// Мат. модел.-2015.-27, № 7.-С. 15-24.
- Вабищевич П.Н., Васильева М.В. Явно-неявные схемы для задач конвекции-диффузии-реакции// Сиб. ж. выч. мат.-2012.-15, № 4.- С. 359-369.
- Лизоркин П.И. Курс дифференциальных и интегральных уравнений с дополнительными главами анализа.- М.: ФМЛ, 1981.
- Новиков Б.К. Точные решения уравнения Бюргерса// Акуст. ж. - 1978.- 24, № 4.-С. 577-581.
- Пикулин С.В. О решениях типа бегущей волны уравнения Колмогорова-Петровского-Пискунова// Журн. выч. мат. и мат. физ. -2018.-58, № 2.- С. 244-252.
- Руденко О.В., Солуян С.И. Теоретические основы нелинейной акустики.-М.: Наука, 1975.
- Самарский А.А. Теория разностных схем.- М.: Наука, 1989.
- Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Численные методы решения задач конвекции-диффузии.-М.: Либроком, 2015.
- 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.
- Уизем Дж.Б. Линейные и нелинейные волны.-М.: Мир, 1977.
- Филиппов А.Ф. Дифференциальные уравнения с разрывной правой частью.-М.: Наука, 1985.
- Ablowitz M., Zeppetella A. Explicit solutions of Fisher’s equation for a special wave speed// Bull. Math. Biol.- 1979.- 41, №. 6.-С. 835-840.
- 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.
- 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.
- Ruuth S.J. Implicit-explicit methods for reaction-diffusion problems in pattern formation// J. Math. Biol.- 1995.- 34, № 2.-С. 148-176.
Дополнительные файлы
