Dergiler / Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi / 2018 / Cilt: 20 - Sayı: 3

Yarı-Lagrangian bir şema yaklaşımına dayalı adveksiyon-difüzyon denkleminin bir sayısal çözümü

A numerical solution for advection-diffusion equation based on a semi-Lagrangian scheme

Sayfa
36–52
Yayın Tarihi
2018-10-29
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Önerilen yöntemin, açık bir yöntem olmasına rağmen sadece küçük Caurant sayıları için değil, büyük olanlar için de iyi bir yaklaşım oluşturduğu ortaya çıkmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada, adveksiyon-difüzyon denklemi için sayısal bir çözüm tanıtılmaktadır.
📊
Temel Bulgular & Veri:Yöntemin yakınsamasını garanti altına aldıktan sonra, verimlilik de çözümün yakınsaması üzerinde önemli bir rol oynayan farklı Courant sayıları için tek boyutlu adveksiyon-difüzyon problemi üzerinde test edilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Önerilen yöntemin, açık bir yöntem olmasına rağmen sadece küçük Caurant sayıları için değil, büyük olanlar için de iyi bir yaklaşım oluşturduğu ortaya çıkmıştır.
🔬Tür:Literatür & Derleme Çalışması
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Advection-diffusion equation · method of characteristics · Saulyev scheme

Özet

Bu çalışmada, adveksiyon-difüzyon denklemi için sayısal bir çözüm tanıtılmaktadır. Önerilen yöntem, doğru çözümler elde edilmesine yardımcı olan operatör ayırma metoduna dayanmaktadır. Yani, toplam yerine, operatörler fiziksel uyumluluk için ayrı olarak ele alınmaktadır. Bu süreçte, alt operatörler için karakteristikler yöntemi ile bir araya getirilmiş kübik spline interpolasyonu ve Saulyev metodu sırası ile kullanılmıştır. Yöntemin yakınsamasını garanti altına aldıktan sonra, verimlilik de çözümün yakınsaması üzerinde önemli bir rol oynayan farklı Courant sayıları için tek boyutlu adveksiyon-difüzyon problemi üzerinde test edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, problemin analitik çözümü ve literatürde mevcut olan diğer çözümlerle karşılaştırılmıştır. Önerilen yöntemin, açık bir yöntem olmasına rağmen sadece küçük Caurant sayıları için değil, büyük olanlar için de iyi bir yaklaşım oluşturduğu ortaya çıkmıştır.

Abstract

This paper describes a numerical solution for the advection-diffusion equation. The proposed method is based on the operator splitting method which helps to obtain accurate solutions. That is, instead of sum, the operators are considered separately for the physical compatibility. In the process, method of characteristics combined with cubic spline interpolation and Saulyev method are used in sub-operators, respectively. After guaranteeing the convergence of the method the efficiency is also tested on one-dimensional advection-diffusion problem for a wide range of Courant numbers which plays a crucial role on the convergence of the solution. The obtained results are compared with the analytical solution of the problem and other solutions which are available in the literature. It is revealed that the proposed method produces good approach not only for small Caurant numbers but also big ones even though it is explicit method.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

BAHAR, E., KORKUT, S. O., CICEK, Y., GURARSLAN, G. (2018). Yarı-Lagrangian bir şema yaklaşımına dayalı adveksiyon-difüzyon denkleminin bir sayısal çözümü. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt: 20 - Sayı: 3, 36–52. https://ajindex.com/articles/251067

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (14)

  1. Srivastava, R., Flow through open channels, Oxford University Press, (2008).
  2. Appadu, A. R., Numerical solution of the 1D advection-diffusion equation using standard and nonstandard finite difference schemes, Journal of Applied Mathematics, 2013, 1-14, (2013).
  3. Price, H. S., Cavendish, J. C. and Varga, R. S., Numerical methods of higher-order accuracy for diffusion-convection equations, Society of Petroleum Engineers, 8, 3, 293-303, (1968).
  4. Gurarslan, G., Karahan, H., Alkaya, D., Sari, M. and Yasar M., Numerical solution of advection-diffusion equation using a sixth-order compact finite difference method, Mathematical Problems in Engineering, 2013, 1-7, (2013).
  5. Gurarslan, G., Accurate simulation of contaminant transport using high-order compact finite difference schemes, Journal of Applied Mathematics, 2014, 1-8, (2014).
  6. Taigbenu, A. E. and Onyejekwe, O. O., Transient 1D transport equation simulated by a mixed green element formulation, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 25, 4, 437-454, (1997).
  7. Mittal, R. C. and Jain, R. K., Numerical solution of convection-diffusion equation using cubic B-splines collocation methods with Neumann’s boundary conditions, International Journal of Applied Mathematics and Computation, 4, 2, 115-127, (2012).
  8. Goh, J., Majid, A. A. and Ismail, A. I. M., Cubic B-spline collocation method for one-dimensional heat and advection-diffusion equations, Journal of Applied Mathematics, 2012, 1-8, (2012).
  9. Irk, D., Dag, I. and Tombul, M., Extended cubic B-spline solution of the advection-diffusion equation, KSCE Journal of Civil Engineering, 19, 4, 929-934, (2015).
  10. Korkmaz, A. and Dag, I., Cubic B-spline differential quadrature methods for the advection-diffusion equation, International Journal of Numerical Methods for Heat and Fluid Flow, 22, 8, 1021-1036, (2012).
  11. Korkmaz, A. and Dag, I., Quartic and quintic B-spline collocation methods for advection-diffusion equation, Applied Mathematics and Computation, 274, 208-219, (2016).
  12. Holly Jr., F. M. and Preissmann, A., Accurate calculation of transport in two dimensions, Journal of Hydraulic Division, 103, 11, 1259-1277, (1977).
  13. Tsai, T.-L., Yang, J.-C. and Huang, L.-H., Characteristics method using cubic-spline interpolation for advection-diffusion equation, Journal of Hydraulic Engineering, 130, 6, 580-585, (2004).
  14. Tsai, T.-L., Chiang, S.-W. and Yang, J.-C., Examination of characteristics method with cubic interpolation for advection-diffusion equation, Computers and Fluids,