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¿Cómo debo resolver numéricamente este PDE?

Estoy esperando averiguar la función $u(x,y,t)$ para algunos argumentos enteros al $u(x,y,0)$ (por averiguar me refiero a la generación de imágenes en MatLab), también el tiempo $t \ge 0$.

$$\frac{\partial u}{\partial t} = -(\frac{\partial^2 u}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 u}{\partial y^2}) - (\frac{\partial^4 u}{\partial x^4} + \frac{\partial^4 u}{\partial y^4}) - u \cdot (\frac{\partial u}{\partial x} + \frac{\partial u}{\partial y})$$

¿Qué debo hacer? Creo que es razonable para expresar $\partial u / \partial t$ y se refieren a la integración numérica que significa algo así como

$$u(x,y,t+1) = u(x,y,t) + \ldots$$

La suma de las segundas derivadas es conocido como el Laplaciano y aproxima en esta página de la Wikipedia, así que

$$u(x,y,t+1) = u(x,y,t) - (u(x-1,y,t) + u(x+1,y,t) + u(x,y-1,t) + u(x,y+1,t) - 4u(x,y,t)) + \ldots$$

No sé la aproximación de sumarse cuarto y primer derivados, también cómo cuidar de que utiliza directamente las $u$ multiplicador (aunque supongo que podría ser algo como $u(x,y,t)+u(x,y,t-1)+u(x,y,t-2)+\ldots$).

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Maxim Umansky Puntos 322

Esta pregunta en realidad pertenece a la Ciencia Computacional grupo en lugar de las Matemáticas. Sólo aproximado de cada término en el lado derecho por diferencias finitas, la necesidad de fórmulas, se resumen en http://en.wikipedia.org/wiki/Finite_difference_coefficients. Luego resumir los RHS términos, a ver si hay alguna cancelación y hacerlo analíticamente desde numérica, la cancelación puede ser una fuente de error numérico. Usted verá que este procedimiento va a reproducir el Laplaciano en diferencias finitas de la fórmula que usted cita. Por lo que se obtiene una diferencia finita de aproximación de la RHS, en principio, debería ser capaz de seguir adelante con el tiempo de integración. El uso explícito de tiempo del integrador no es práctico para este tipo de problema ya que el tiempo paso, tiene que ser muy pequeño para la estabilidad de integración en el tiempo. Si usted tiene acceso a un tiempo implícito-integrador, como LSODE, entonces no va a ser mucho menos problema con la estabilidad. Pero esta es una larga discusión por separado.

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