Numerical method for solving an initial-boundary value problem for a multidimensional loaded parabolic equation of a general form with conditions of the third kind

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

An initial-boundary value problem is studied for a multidimensional loaded parabolic equation of general form with boundary conditions of the third kind. For a numerical solution, a locally one-dimensional difference scheme by A.A. Samarskii with order of approximation Oh2+τ is constructed. Using the method of energy inequalities, we obtain a priori estimates in the differential and difference interpretations, which imply uniqueness, stability, and convergence of the solution of the locally one-dimensional difference scheme to the solution of the original differential problem in the L2 norm at a rate equal to the order of approximation of the difference scheme. An algorithm for the computational solution is constructed and numerical calculations of test cases are carried out, illustrating the theoretical calculations obtained in this work.

About the authors

Zaryana V. Beshtokova

North-Caucasus Center for Mathematical Research, North-Caucasus Federal University; Kabardino-Balkarian State University named after H.M. Berbekov

Author for correspondence.
Email: zarabaeva@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8020-4406
SPIN-code: 4704-0910
Scopus Author ID: 57195928671
ResearcherId: AAH-9338-2020

Researcher Dept. of Computational Methods; Postgraduate Student

Russian Federation, 1, Pushkin str., Stavropol, 355017; 173, Chernyshevsky str., Nalchik, 360004

References

  1. Nakhushev A. M. Loaded equations and their applications, Differ. Uravn., 1983, vol. 19, no. 1, pp. 86–94 (In Russian).
  2. Dyakonov E. G. Difference schemes with a splitting operator for nonstationary equations, Sov. Math., Dokl., 1962, vol. 3, no. 1, pp. 645–648.
  3. Samarskii A. A. On an economical difference method for the solution of a multidimensional parabolic equation in an arbitrary region, USSR Comput. Math. Math. Phys., 1963, vol. 2, no. 5, pp. 894–926. https://doi.org/10.1016/0041-5553(63)90504-4.
  4. Samarskii A. A. Local one dimensional difference schemes on non-uniform nets, USSR Comput. Math. Math. Phys., 1963, vol. 3, no. 3, pp. 572–619. https://doi.org/10.1016/0041-5553(63)90290-8.
  5. Budak V. M., Iskenderov A. D. A class of inverse boundary value problems with unknown coefficients, Sov. Math., Dokl., 1967, vol. 8, no. 1, pp. 1026–1030.
  6. Krall A. M. The development of general differential and general differential boundary systems, Rocky Mountain J. Math., 1975, vol. 5, no. 4, pp. 493–542. https://doi.org/10.1216/RMJ-1975-5-4-493.
  7. Ladyzhenskaya O. A. The Boundary Value Problems of Mathematical Physics, Applied Mathematical Sciences, vol. 49. New York, Springer, 1985, xxx+322 pp. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-4317-3.
  8. Samarskii A. A. Teoriia raznostnykh skhem [Theory of Difference Schemes]. Moscow, Nauka, 1983, 616 pp. (In Russian)
  9. Andreev V. B. On the convergence of difference schemes approximating the second and third boundary value problems for elliptic equations, USSR Comput. Math. Math. Phys., 1968, vol. 8, no. 6, pp. 44–62. https://doi.org/10.1016/0041-5553(68)90092-X.
  10. Samarskii A. A., Gulin A. B. Ustoichivost’ raznostnykh skhem [Stability of Difference Schemes]. Moscow, Nauka, 1973, 415 pp. (In Russian)
  11. Voevodin A. F., Shugrin S. M. Chislennye metody rascheta odnomernykh sistem [Numerical Methods for Calculating One-Dimensional Systems]. Novosibirsk, Nauka, 1981, 208 pp. (In Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2022 Authors; Samara State Technical University (Compilation, Design, and Layout)

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».