Аннотация:
Базовыми моделями проблем механики сплошной среды являются краевые задачи для нестационарных уравнений конвекции-диффузии-реакции. Для их исследования привлекаются различные численные методы. После конечно-разностной, конечно-элементной или конечно-объемной аппроксимации по пространству мы приходим к задаче Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений, основные особенности которой связаны с несимметричностью оператора задачи и его незнакоопределенностью. Явно-неявные аппроксимации по времени традиционно используются при построении схем расщепления по физическим процессам, когда отделяются конвективный и диффузионный переносы, процессы реакции. В работе построены безусловно устойчивые схемы для нестационарных уравнений конвекции-диффузии-реакции, когда явно-неявные аппроксимации используются при расщеплении оператора реакции. Рассмотрение проведено на примере модельной двумерной задачи в прямоугольнике.
Ключевые слова:
задачи конвекции-диффузии-реакции, явно-неявные схемы, устойчивость разностных схем.
Образец цитирования:
П. Н. Вабищевич, М. В. Васильева, “Явно-неявные схемы для задач конвекции-диффузии-реакции”, Сиб. журн. вычисл. матем., 15:4 (2012), 359–369; Num. Anal. Appl., 5:4 (2012), 297–306
Xueyu QIN, Jian YU, Xin ZHANG, Zhenhua JIANG, Chao YAN, “Novel adaptive IMEX two-step Runge-Kutta temporal discretization methods for unsteady flows”, Chinese Journal of Aeronautics, 2025, 103442
Maksim I. Ivanov, Igor A. Kremer, Yuri M. Laevsky, “Non-isothermal filtration problem: Two-temperature computational model”, Journal of Computational Physics, 531 (2025), 113941
Maksim I. Ivanov, Igor A. Kremer, Yuri M. Laevsky, “Explicit–implicit schemes for non-isothermal filtration problem: Single-temperature model”, Journal of Computational and Applied Mathematics, 440 (2024), 115639
Uygulaana Kalachikova, Dmitry Ammosov, “Advancing wave equation analysis in dual-continuum systems: A partial learning approach with discrete empirical interpolation and deep neural networks”, Journal of Computational and Applied Mathematics, 443 (2024), 115755
Olga O. Kozeeva, Igor V. Chukhraev, 2024 6th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE), 2024, 1
Maria Vasilyeva, Richard B. Coffin, Ingo Pecher, “Decoupled multiscale numerical approach for reactive transport in marine sediment column”, Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering, 428 (2024), 117087
Maria Vasilyeva, “Implicit-Explicit schemes for decoupling multicontinuum problems in porous media”, Journal of Computational Physics, 519 (2024), 113425
S. I. Bezrodnykh, S. V. Pikulin, “Numerical-Analytical Method for the Burgers Equation with a Periodic Boundary Condition”, J Math Sci, 2024
Maria Vasilyeva, Sergei Stepanov, Alexey Sadovski, Stephen Henry, “Uncoupling Techniques for Multispecies Diffusion–Reaction Model”, Computation, 11:8 (2023), 153
Maria Vasilyeva, Alexey Sadovski, D. Palaniappan, “Multiscale solver for multi-component reaction–diffusion systems in heterogeneous media”, Journal of Computational and Applied Mathematics, 427 (2023), 115150
Youwen Wang, Maria Vasilyeva, Alexey Sadovski, 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATHEMATICAL MODELING IN PHYSICAL SCIENCES, 2872, 11TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON MATHEMATICAL MODELING IN PHYSICAL SCIENCES, 2023, 120083
Aleksei Tyrylgin, Sergei Stepanov, Dmitry Ammosov, Aleksandr Grigorev, Maria Vasilyeva, “Partial Learning Using Partially Explicit Discretization for Multicontinuum/Multiscale Problems with Limited Observation: Dual Continuum Heterogeneous Poroelastic Media Simulation”, Mathematics, 10:15 (2022), 2629
Khayitkulov B.Kh., “Finite-Difference Method For Solving Non-Stationary Problems of Convection-Diffusion Control”, Int. J. Geotech. Earthq., 2021, no. 57, 45–52
Juncu G., Nicola A., Popa C., “Splitting Methods For the Numerical Solution of Multi-Component Mass Transfer Problems”, Math. Comput. Simul., 152 (2018), 1–14
В. И. Васильев, М. В. Васильева, Ю. М. Лаевский, Т. С. Тимофеева, “Численное моделирование фильтрации двухфазной жидкости в гетерогенных средах”, Сиб. журн. индустр. матем., 20:2 (2017), 33–40; V. I. Vasil'ev, M. V. Vasil'eva, Yu. M. Laevskii, T. S. Timofeeva, “Numerical simulation of two-phase fluid filtration in heterogeneous media”, J. Appl. Industr. Math., 11:2 (2017), 289–295
Х. М. Гамзаев, “Численный метод решения коэффициентной обратной задачи для уравнения диффузии–конвекции–реакции”, Вестн. Томск. гос. ун-та. Матем. и мех., 2017, № 50, 67–78
У. С. Гаврильева, В. Н. Алексеев, М. В. Васильева, “Течение и перенос в перфорированных и трещиноватых областях с неоднородными граничными условиями Робина”, Математические заметки СВФУ, 24:3 (2017), 65–77
Л. А. Крукиер, Б. Л. Крукиер, Ю.-М. Хуанг, “Кососимметричный итерационный метод решения стационарного уравнения конвекции-диффузии-реакции со знакопеременным коэффициентом реакции”, Сиб. журн. вычисл. матем., 19:1 (2016), 75–85; L. A. Krukier, B. L. Krukier, Yu-Mei Huang, “The skew-symmetric iterative method for solving the convection-diffusion-reaction equation with the alternating-sign reaction coefficient”, Num. Anal. Appl., 9:1 (2016), 57–65
М. В. Васильева, В. И. Васильев, Т. С. Тимофеева, “Численное решение методом конечных элементов задач диффузионного и конвективного переноса в сильно гетерогенных пористых средах”, Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки, 158, № 2, Изд-во Казанского ун-та, Казань, 2016, 243–261
Sivtsev P.V., Vabishchevich P.N., Vasilyeva M.V., “Numerical Simulation of Thermoelasticity Problems on High Performance Computing Systems”, Finite Difference Methods, Theory and Applications, Lecture Notes in Computer Science, 9045, eds. Dimov I., Farago I., Vulkov L., Springer-Verlag Berlin, 2015, 364–370