1. Formulações semi-discretas para a equação 1D de Burgers
- Author
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Cibele A. Ladeia, Paulo Laerte Natti, Eliandro Rodrigues Cirilo, and Neyva Maria Lopes Romeiro
- Subjects
equação de Burgers ,Discretization ,lcsh:Mathematics ,métodos de elementos finitos ,Mathematical analysis ,lcsh:QA1-939 ,aproximantes de Padé ,Finite element method ,Burgers' equation ,Burgers equation ,métodos implícitos multi-estágios ,Fourth order ,Norm (mathematics) ,Padé approximants ,Padé approximant ,finite element methods ,equação de burgers ,Boundary value problem ,Galerkin method ,implicit multi-stage methods ,Mathematics ,aproximantes de padé - Abstract
Neste trabalho fizemos comparações entre formulações semi-discretas para a obtenção de soluções numéricas para a equação 1D de Burgers. As formulações consistem em discretizar o domínio temporal via métodos implícitos multi-estágios de segunda e quarta ordem: aproximantes de Padé R11 e R22; e o domínio espacial via métodos de elementos finitos: mínimos quadrados (MEFMQ), Galerkin (MEFG) e Streamline-Upwind Petrov-Galerkin (SUPG). Conhecendo as soluções analíticas da equação 1D de Burgues, para diferentes condições iniciais e de fronteira, foram realizadas análises dos erros numéricos a partir das normas L2 e L∞. Verificamos que o método com o aproximante de Padé R22 adicionado as formulações MEFMQ, MEFG e SUPG, aumentou a região de convergência das soluções numéricas e apresentou maior precisão quando comparado as soluções obtidas por meio do aproximante de Padé R11. Constatamos que o método R22 amenizou as oscilações das soluções numéricas associadas as formulações MEFG e SUPG. In this work we compare semi-discrete formulations to obtain numericalsolutions for the 1D Burgers equation. The formulations consist in the discretization ofthe time-domain via multi-stage methods of second and fourth order: R11 and R22 Padé approximants, and of the spatial-domain via finite element methods: least-squares (MEFMQ), Galerkin (MEFG) and Streamline-Upwind Petrov-Galerkin (SUPG). Knowing the analytical solutions of the 1D Burgues equation, for different initial and boundary conditions, analyzes were performed for numerical errors from L2 and L∞ norm. We found that the R22 Padé approximants, added to the MEFMQ, MEFG, and SUPG formulations, increased the region of convergence of the numerical solutions, and showed greater accuracy when compared to the solutions obtained by the R11 Padé approximants. We note that the R22 Padé approximants softened the oscillations of the numerical solutions associated to the MEFG and SUPG formulations.
- Published
- 2013