Simulação numérica para um modelo de ondas com condições de fronteira do tipo Dirichlet, Acústica e Impenetrabilidade
DOI:
https://doi.org/10.5540/03.2023.010.01.0003Palabras clave:
Equação de ondas não linear, Condição de fronteira Acústica, Análise numérica, Método de elementos finitos, Método de Crank-Nicolson, Método de NewtonResumen
Este artigo consiste de uma pequena versão da tese de doutorado relacionada a análise e simulação numérica para três modelos de ondas com condições de fronteira do tipo Dirichlet, Acústica e Impenetrabilidade. Apresentamos aqui o modelo mais geral dentre os três com os resultados de análise e simulação numérica. Para as simulações numéricas, usamos o método dos elementos finitos no espaço (com base linear e quadrática de Lagrange), o método de Crank-Nicolson no tempo e, para cada tempo discreto, o método de Newton é usado para resolver o sistema algébrico não linear. Além disso, a ordem de convergência (sub-ótimo e ótimo) são apresentadas numericamente.
Descargas
Citas
Adriano A. Alcântara. “Análise e simulação numérica para três modelos de ondas com condições de fronteira do tipo Dirichlet, Acústica e Impenetrabilidade”. Tese de dout. Instituto da Computação - PPGI - Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2021.
Adriano A. Alcântara, Haroldo R. Clark e Mauro A. Rincon. “Theoretical analysis and numerical simulation for a hyperbolic equation with Dirichlet and acoustic boundary conditions”. Em: Computational and Applied Mathematics 37.4 (2018), pp. 4772–4792.
Adriano A. Alcântara et al. “Nonlinear wave equation with Dirichlet and Acoustic boundary conditions: theoretical analysis and numerical simulation”. Em: Computational and Applied Mathematics 141 (2022).
Adriano A. Alcântara et al. “On a nonlinear problem with Dirichlet and Acoustic boundary conditions”. Em: Applied Mathematics and Computation 411 (2021), p. 126514.
Garth A. Baker. “Error Estimates for Finite Element Methods for Second Order Hyperbolic Equations”. Em: SIAM Journal on Numerical Analysis 13.4 (1976), pp. 564–576.
J. Thomas Beale. “Acoustic Scattering from Locally Reacting Surfaces”. Em: Indiana University Mathematics Journal 26.2 (1977), pp. 199–222.
J Thomas Beale. “Spectral properties of an acoustic boundary condition”. Em: Indiana University Mathematics Journal 25.9 (1976), pp. 895–917.
J Thomas Beale e Steven I Rosencrans. “Acoustic boundary conditions”. Em: Bulletin of the American Mathematical Society 80.6 (1974), pp. 1276–1278.
Todd Dupont. “L2-Estimates for Galerkin Methods for Second Order Hyperbolic Equations”. Em: SIAM Journal on Numerical Analysis 10.5 (1973), pp. 880–889.
Cícero Lopes Frota e Jerome A Goldstein. “Some nonlinear wave equations with acoustic boundary conditions”. Em: Journal of Differential Equations 164.1 (2000), pp. 92–109.
David Hipp, Marlis Hochbruck e Christian Stohrer. “Unified error analysis for non-conforming space discretizations of wave-type equations”. Em: IMA Journal of Numerical Analysis 39.2 (2018), pp. 1206–1245.
David Hipp e Balázs Kovács. “Finite element error analysis of wave equations with dynamic boundary conditions: L2 estimates”. Em: IMA Journal of Numerical Analysis 41.1 (2020), pp. 638–728.
T. Kashiwabara et al. “Well-Posedness, Regularity, and Convergence Analysis of the Finite Element Approximation of a Generalized Robin Boundary Value Problem”. Em: SIAM Journal on Numerical Analysis 53.1 (2015), pp. 105–126.
Mary Fanett Wheeler. “L1 estimates of optimal orders for Galerkin methods for one-dimensional second order parabolic and hyperbolic equations”. Em: SIAM Journal on Numerical Analysis 10.5 (1973), pp. 908–913.