Search
Filters
total: 5783
-
Catalog
displaying 1000 best results Help
Search results for: FINITE DIFFERENCE METHODS
-
Simple and accurate field interpolation in finite difference methods
PublicationW artykule wprowadzono nową metodę interpolacji pól w metodzie różnic skończonych. Metoda jest prosta i daje wyniki bardziej dokładne niż w przypadku interpolacji liniowej. Proponowana metoda interpolacji może zostać użyta do poprawienia dokładności takich metod, jak subgridding.
-
The finite difference methods of computation of X-rays propagation through a system of many lenses
PublicationThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of many beryllium X-ray refrac- tive lenses is considered. In order to calculate the propagation of electromagnetic in the optical sys- tem, two differential equations are considered. First equation for an electric field of a monochromatic wave and the second equation derived for complex phase of the same electric The propagation of X-ray waves through an optical system...
-
Projection framework for hybrid methods derived from finite difference operators in time and frequency domain
PublicationW artykule przedstawiono ogólną koncepcję tworzenia algorytmów hybrydowych na bazie operatorowego sformułowania metody różnic skończonych. Wykorzystano koncepcję projekcji ortogonalnej w przestrzeni skończeniewymiarowej w celu modyfilacji pierwotnego sformułowania.
-
Finite-difference analysis of a loaded hemispherical resonator
PublicationPrzedstawiono analizę osiowo symetrycznej struktury otwartego rezonatora he-misferycznego zawierającego warstwowe ośrodki dielektryczne. W analizie wy-korzystano metodę różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości (FDFD). Wcelu osiągnięcia wysokiej dokładności obliczeń zastosowano zaawansowane me-tody modelowania warunków brzegowych i granicznych.
-
Efficient finite difference analysis of microstructured optical fibers [on line]
PublicationW pracy przedstawiono nową technikę numerycznej analizy mikrostruktur światłowodowych. Technika ta polega na połączeniu metody różnic skończonych i dyskretnych rozwinięć funkcyjnych. Pozwala to na zmniejszenie rozmiaru macierzy powstających przy analizie problemu, a jednocześnie na bezpośrednią implementację radiacyjnych warunków brzegowych. Testy algorytmu przeprowadzono dla kilku wybranych struktur, uzyskując bardzo dobrą zgodność...
-
The finite-difference simulation of x-rays propagation through a system of lenses
PublicationThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of 33 aluminum X-ray refractive lenses is considered. For solving the problem, a finite-difference method is suggested and investigated. It is shown that very small steps of the difference grid are necessary for reliable computation of propagation of X-ray waves through the system of lenses. It is shown that the wave phase is a function very quickly increasing...
-
Applications of the discrete green's function in the finite-difference time-domain method
PublicationIn this paper, applications of the discrete Green's function (DGF) in the three-dimensional (3-D) finite-difference time-domain (FDTD) method are presented. The FDTD method on disjoint domains was developed employing DGF to couple the subdomains as well as to compute the electromagnetic field outside these subdomains. Hence, source and scatterer are simulated in separate subdomains and updating of vacuum cells, being of little...
-
On the convergence of a nonlinear finite-difference discretization of the generalized Burgers–Fisher equation
PublicationIn this note, we establish analytically the convergence of a nonlinear finite-difference discretization of the generalized Burgers-Fisher equation. The existence and uniqueness of positive, bounded and monotone solutions for this scheme was recently established in [J. Diff. Eq. Appl. 19, 1907{1920 (2014)]. In the present work, we prove additionally that the method is convergent of order one in time, and of order two in space. Some...
-
Finite difference approximations for nonlinear first order partial differential equations
PublicationKlasyczne rozwiązania nieliniowych równań różniczkowych o pochodnych cząst-kowych pierwszego rzędu są aproksymowane za pomocą równań quasiliniowych uk-ładów równań różniczkowych. Dowód zbieżności wykorzystuje metody porównawcze
-
Optimizing the computation of a parallel 3D finite difference algorithm for graphics processing units
PublicationThis paper explores the possibilities of using a graphics processing unit for complex 3D finite difference computation via MUSTA‐FORCE and WENO algorithms. We propose a novel algorithm based on the new properties of CUDA surface memory optimized for 2D spatial locality and compare it with 3D stencil computations carried out via shared memory, which is currently considered to be the best approach. A case study was performed for...
-
Finite-difference time-domain analyses of active cloaking for electrically-large objects
PublicationInvisibility cloaking devices constitute a unique and potentially disruptive technology, but only if they can work over broad bandwidths for electrically-large objects. So far, the only known scheme that allows for broadband scattering cancellation from an electrically-large object is based on an active implementation where electric and magnetic sources are deployed over a surface surrounding the object, but whose ‘switching on’...
-
Implicit difference methods for parabolic functional differential equations.
PublicationPraca dotyczy przybliżania rozwiązań quasiliniowych parabolicznych równań różniczkowo-funkcyjnych za pomocą schematów różnicowych, uwikłanych ze względu na zmienną czasową. Wykonano pełną analizę zbieżności metod i pokazano na przykładzie, że nowe metody są istotnie lepsze od schematów jawnych. Dowód stabilności oparty jest na metodzie porównawczej z nieliniowymi oszacowaniami typu Perrona. Otrzymane wyniki można zastosować do...
-
On the convergence of a finite-difference discretization à la Mickens of the generalized Burgers–Huxley equation
PublicationIn this note, we establish the property of convergence for a finite-difference discretization of a diffusive partial differential equation with generalized Burgers convective law and generalized Hodgkin–Huxley reaction. The numerical method was previously investigated in the literature and, amongst other features of interest, it is a fast and nonlinear technique that is capable of preserving positivity, boundedness and monotonicity....
-
A simple finite difference approach using unstructured meshes from FEM mesh generators.
PublicationPrezentujemy metodologię używania dwuwymiarowych różnic skończonych wykorzystujących siatki trójkątne z metody FEM. Określiliśmy wyrażenia opisujące pierwsząi drugą pochodną w oparciu o wartości pól w saśiednich punktach. Metodę przetestowaliśmy na strukturze rezonatora z prostokątnym rdzeniem dielektrycznym.
-
A fast high-resolution 3-D Finite Difference Time-Domain scheme with macromodels.
PublicationZaprezentowano szybki trójwymiarowy wysokorozdzielczy algorytm różnic skończonych w dziedzinie czasu. Zwiększona rozdzielczość osiągnięta została poprzez połączenie standardowego schematu FDTD z makromodelami silnie zagęszczonych objętości stworzonych przez zastosowanie redukcji rzędu modelu. Nowy schemat FDTD z makromodelami jest wyprowadzony. Koszt numeryczny nowej metody jest wyestymowany. Doskonałe wyniki zostały zaobserwowane...
-
Implicit difference methods for Hamilton-Jacobi differential functional equations
PublicationKlasyczne rozwiązania problemów początkowych przybliżane są rozwiązaniami odpowiedniego układu quasiliniowego równań różniczkowo funkcyjnych. Rozpatrywana metoda numeryczna jest uwikłana względem zmiennej przestrzennej. Wykazana została zbieżność i stabilność uwikłanych schematów. Dowód stabilności opiera się na technice porównawczej z nieliniowym oszacowaniem typu Perrona dla funkcji danych.
-
A new conformal radiation boundary condition for high accuracy finite difference analysis of open waveguides
PublicationW publikacji zaprezentowano nowe warunki brzegowe przeznaczone dla precyzyjnej analizy otwartych prowadnic falowych metodą różnic skończonych. Praca zawiera również liczne przykłady zastosowania proponowanej techniki oraz porównanie otrzymanych rezultatów numerycznych z wynikami otrzymywanymi przy użyciu innych metod.
-
Approximate analytical boundary conditions for efficient finite difference frequency domain simulations in cylindrical coordinates
PublicationW artykule zaprezentowano prostą technikę analizy rezonatora otwartego. Algorytm łączy w sobie metodę różnic skończonych i rozwinięć funkcyjnych , umożliwiając implementację warunków brzegowych symulujących otwartą przestrzeń. Metoda testowana była w analizie rezonatorów o różnych wymiarach,a otrzymane wyniki dobrze zgadzały się z rezultatami innych metod.
-
Efficient Multiscale Finite Difference Frequency Domain Analysis Using Multiple Macromodels with Compressed Boundaries
PublicationW niniejszym artykule zaprezentowany został nowatorski pomysł na zmniejszenie numerycznej złożoności metody różnic skończonych przy użyciu wielu makromodeli. Skuteczność techniki macromodelingu zależy od liczby portów modelu. Aby zwiększyć efektywność algorytmu, próbki pola na granicy makromodeli są zastępowane przez amplitudy wielomianów Legendre'a. Przedefiniowanie problemu w taki sposób powoduje znaczną redukcję czasu analizy....
-
Implicit difference methods for first order partial differential functional equations
PublicationKlasyczne rozwiązania problemów początkowo brzegowych przybliżane są rozwiązaniami uwikłanych metod różnicowych. Wykazana została zbieżność i stabilność uwikłanych schematów. Dowód stabilności opiera się na technice porównawczej z nieliniowym oszacowaniem typu Perrona dla funkcji danych.
-
Implicit difference methods for first order partial differential functional equations
PublicationW pracy prezentowana jest nowa klasa metod numerycznych dla quasiliniowych równań różniczkowo funkcyjnych pierwszego rzędu. Są to schematy różnicowe uwikłane względem zmiennej czasowej. Podana jest pełna analiza zbieżności rozważanych metod uwikłanych oraz przykład numeryczny pokazujący, że klasa tych metod jest szersza niż klasa schematów jawnych. Dowód stabilności opiera się na technice porównawczej z nieliniowym oszacowaniem...
-
Implicit difference methods for nonlinear first order partial differential equations
PublicationW pracy klasyczne rozwiązania początkowo brzegowych problemów dla nieliniowych równań różniczkowych, szacowane są przez rozwiązania quasiliniowych układów uwikłanych równań różnicowych. Dowód zbieżności rozważanych metod opiera się na technice porównawczej z nieliniowym oszacowaniem typu Perrona dla funkcji danych. To nowe podejście do uwikłanych metod różnicowych dla równań nieliniowych opiera się na quasilinearyzacji tych metod...
-
Implicit difference methods for quasilinear differential functional equations on the Haar pyramid
PublicationW pracy prezentowana jest klasa metod numerycznych dla quasiliniowych równań różniczkowo funkcyjnych pierwszego rzędu. Metody numeryczne są uwikłane względem zmiennej czasowej. Istnienie rozwiązania przybliżonego wykazane zostało przy użyciu nierówności różnicowych. Dowód stabilności bazuje na technice porównawczej z nieliniowym oszacowaniem typu Perona dla funkcji danych. Przedstawione zostały również przykłady numeryczne.
-
Implicit difference methods for infinite systems of hyperbolic functional differential equations
PublicationPraca dotyczy klasycznych rozwiązań problemów początkowo brzegowych dla nieskończonych układów nieliniowych równań rózniczkowo funkcyjnych. Skonstruowane są dwa typy schematów różnicowych. Pokazujemy, ze rozwiązania rozważanego zagadnienia różniczkowego można przybliżyć przy pomocy rozwiązań nieskończonych układów równań różnicowych. W drugiej części pracy udowadniamy, że również rozwiązania skończonych układów równań różnicowych...
-
Application of hybrid finite-difference mode-matching method to analysis of structures loaded with axially-symmetrical posts
PublicationW artykule przedstawiono nową metodę hybrydową do analizy układów falowodowych zawierających dowolne konfiguracje obiektów osiowo-symetrycznych. Metoda oparta jest na połączeniu metody różnic skończonych, metody dopasowania rodzajów oraz iteracyjnej procedury rozpraszania. W pracy przedstawiono badania zbieżności metody. Uzyskane wyniki numeryczne porównano z wynikami odniesienia. Duża zgodność wyników potwierdziła poprawność opracowanego...
-
Existence and uniqueness of monotone and bounded solutions for a finite-difference discretization a` la Mickens of the generalized Burgers–Huxley equation.
PublicationDeparting from a generalized Burgers–Huxley partial differential equation, we provide a Mickens-type, nonlinear, finite-difference discretization of this model. The continuous system is a nonlinear regime for which the existence of travelling-wave solutions has been established previously in the literature. We prove that the method proposed also preserves many of the relevant characteristics of these solutions, such as the positivity,...
-
Data obtained by numerical simulation for X-ray focusing using a finite difference method
Open Research DataThe propagation of X-ray waves through an optical system consisting of many X-ray refractive lenses is considered. For solving the problem for an electromagnetic wave, a finite-difference method is applied.
-
Analysis of waveguide junctions containing axially-symetrical posts using hybrid finite-difference mode-matching technique
PublicationArtykuł opisuję hybrydową metodę analizy złącz falowodowych zawierających osiowo-symetryczne obiekty rozpraszające. Metoda jest oparta na metodzie dopasowania rodzajów oraz metodzie różnic skończonych w dziedzinie częstotliwości.
-
Application of a hybrid finite difference-mode matching method to the analysis of circular cavities loaded with cylindrical metallic objects
PublicationW artykule przedstawiono badania rezonatorów cylindrycznych zawierających obiekty cylindryczne o dowolnym przekroju poprzecznym z wykorzystaniem metody hybrydowej stanowiącej połączenie metody różnic skończonych z metodą dopasowania rodzajów. W ramach badań określono częstotliwości rezonansowe dla wybranych struktur rezonatorów. Wyniki numeryczne zostały zweryfikowane eksperymentalnie.
-
Analysis of scattering from arbitrary configuration of cylindrical objects using hybrid finite-difference mode-matching method
PublicationW artykule przedstawiono nową metodę hybrydową stanowiącą połączenie metody różnic skończonych z metodą dopasowania rodzajów, pozwalającą na analizę obiektów cylindrycznych o dowolnym przekroju poprzecznym. W prezentowanej metodzie poszczególne obiekty reprezentowane są poprzez wielorodzajową macierz impednacyjną zdefiniowaną na powierzchni bocznej zastępczego cylindra zawierającego badany obiekt. Celem określenia parametrów rozproszenia...
-
Hybrid finite-difference/mode-matching method for analysis of scattering from arbitrary configuration of rotationally-symmetrical posts
PublicationW artykule przedstawiona została metoda hybrydowa pozwalająca na analizę zjawiska rozpraszania od dowolnej konfiguracji obiektów o osiowej symetrii. Proponowana metoda oparta jest na reprezentacji obiektu lub dowolnej konfiguracji obiektów poprzez zastępczy obiekt kulisty ze znanymi warunkami brzegowymi. W analizie pojedynczego obiektu wykorzystana została metoda hybrydowa stanowiąca połączenie metody różnic skończonych z metodą...
-
3-D finite-difference time-domain modelling of ground penetrating radar for identification of rebars in complex reinforced concrete structures
PublicationThis paper presents numerical and experimental investigations to identify reinforcing bars using the ground penetrating radar (GPR) method. A novel element of the paper is the inspection of different arrangements of reinforcement bars. Two particular problems, i.e. detection of few adjacent transverse bars and detection of a longitudinal bar located over or under transverse reinforcement, have been raised. An attention was also...
-
Propagation of elastic waves in structural elements by spectral finite element methods
PublicationW pracy przedstawiono metodę elementów spektralnych w zastosowaniu do analizy propagacji fal sprężystych w elementach konstrukcyjnych.
-
Fractional Spectral and Fractional Finite Element Methods: A Comprehensive Review and Future Prospects
PublicationIn this article, we will discuss the applications of the Spectral element method (SEM) and Finite element Method (FEM) for fractional calculusThe so-called fractional Spectral element method (f-SEM) and fractional Finite element method (f-FEM) are crucial in various branches of science and play a significant role. In this review, we discuss the advantages and adaptability of FEM and SEM, which provide the simulations of fractional...
-
Comparison of modal and finite-element methods in the vibrational analysis of marine propulsion systems
PublicationW okrętowych układach napędowych występują dwa typy części składowych. Pierwszym z nich są odcinki wałów, które należą do elementów o ciągłym rozkładzie własności masowych, sprężystych i tłumiących oraz elementy o parametrach skupionych, do których można zaliczyć śrubę napędową, tarcze sprzęgieł i inne. W pracy porównano dwie metody modelowania takich układów. Pierwsza z nich związana jest z tworzeniem modeli przybliżonych w oparciu...
-
Modeling by finite element methods of impact of erosion on frequency of normal modes of L-0 blade
PublicationAfter some time of exploitation steam turbine rotors blades in energetic industry they are being eroded and also their frequency of normal modes is changed. Those changes can cause to unwanted shift of blades normal mode frequencies. It is necessary to find quick method of rating changes of frequency in connection of mass loss due erosion. The evaluation of this dependence was made by finite element modeling method using HyperWorks...
-
Application of the finite element methods in long-term simulation of the multi-physics systems with large transient response differences
PublicationApplication of the Finite Element Method (FEM) and the Multibody Dynamics Method allows analyzing of complex physical systems. Complexity of the system could be related both to the geometry and the physical description of phenomenon. The metod is the excellent tool for analyzing statics or dynamics of the mechanical systems, and permits tracking of Multi Body System (MBS) transient response for the long-term simulations and application...
-
Historic bridge modelling using laser scanning, ground penetrating radar and finite element methods in the context of structural dynamics
PublicationPraca dotyczy modelowania MES zabytkowej konstrukcji mostowej przy użyciu danych geometrycznych pochodzących ze skanowania laserowego oraz georadaru. Z uwagi na brak badań materiału budujcego most, przeprowadza się analize wrażliwości konstrukcji na zmiany modułu sprężystości granitu.
-
Piotr Sypek dr inż.
PeoplePiotr Sypek received the M.S.E.E. and Ph.D. degrees (with hons.) in microwave engineering from the Gdańsk University of Technology, Gdańsk, Poland, in 2003 and 2012, respectively. He was involved in the design and implementation of parallel algorithms for the formulation and solution of electromagnetic problems executed on CPUs (workstations and clusters) and GPUs. His current research interests include parallel processing in computational...
-
Simulation of unsteady flow over floodplain using the diffusive wave equation and the modified finite element method
PublicationWe consider solution of 2D nonlinear diffusive wave equation in a domain temporarily covered by a layer of water. A modified finite element method with triangular elements and linear shape functions is used for spatial discretization. The proposed modification refers to the procedure of spatial integration and leads to a more general algorithm involving a weighting parameter. The standard finite element method and the finite difference...
-
Numerical Methods for Partial Differential Equations
e-Learning CoursesCourse description: This course focuses on modern numerical techniques for linear and nonlinear elliptic, parabolic and hyperbolic partial differential equations (PDEs), and integral equations fundamental to a large variety of applications in science and engineering. Topics include: formulations of problems in terms of initial and boundary value problems; finite difference and finite element discretizations; boundary element approach;...
-
Modelling and simulations in time-fractional electrodynamics based on control engineering methods
PublicationIn this paper, control engineering methods are presented with regard to modelling and simulations of signal propagation in time-fractional (TF) electrodynamics. That is, signal propagation is simulated in electromagnetic media described by Maxwell’s equations with fractional-order constitutive relations in the time domain. We demonstrate that such equations in TF electrodynamics can be considered as a continuous-time system of...
-
Asymptotic Expansion Method with Respect to Small Parameter for Ternary Diffusion Models
PublicationTernary diffusion models lead to strongly coupled systems of PDEs. We choose the smallest diffusion coefficient as a small parameter in a power series expansion whose components fulfill relatively simple equations. Although this series is divergent, one can use its finite sums to derive feasible numerical approximations, e.g. finite difference methods (FDMs).
-
Reduced order models in computational electromagnetics (in memory of Ruediger Vahldieck)
PublicationThis paper reviews research of Ruediger Vahldieck's group and the group at the Gdansk University of Technology in the area of model order reduction techniques for accelerating full-wave simulations. The applications of reduced order models to filter design as well as of local and nested(multilevel) macromodels for solving 3D wave equations and wave-guiding problems using finite difference and finite element methods are discussed.
-
Coherent-wave Monte Carlo method for simulating light propagation in tissue
PublicationSimulating propagation and scattering of coherent light in turbid media, such as biological tissues, is a complex problem. Numerical methods for solving Helmholtz or wave equation (e.g. finite-difference or finite-element methods) require large amount of computer memory and long computation time. This makes them impractical for simulating laser beam propagation into deep layers of tissue. Other group of methods, based on radiative...
-
Database of the convergence analysis results of the nonstandard approximation of the generalized Burgers–Huxley equation for the solution bounded within [0, γ^(1/p)].
Open Research DataPresented dataset is a result of the convergence analysis of the Mickens-type, nonlinear, finite-difference discretization of a generalized Burgers–Huxley partial differential equation. The generalized Burgers–Huxley equation is a diffusive partial differential equation with nonlinear advection and diffusion. The boundary problem for this equation possesses...
-
Finite element models used in diagnostics of transverse cracks in bridge approach pavement
Open Research DataTransverse cracks in the asphalt pavement were observed on bridge structures next to single-module expansion joints with a 5 meter approach slab set at the depth of 1 m. The finite element (FE) models of the approach pavement were created to investigate the reasons of premature cracking and crack initiation mechanism over the back edge of the abutment...
-
Electromagnetic plane wave scattering from a cylindrical object with an arbitrary cross section using a hybrid technique
PublicationA hybrid technique combining finite-element and mode-matching methods for the analysis of scattering problems in open and closed areas is presented. The main idea of the analysis is based on the utilization of the finite-element method to calculate the post impedance matrix and combine it with external excitation. The discrete analysis, which is the most time- and memory-consuming, is limited here only to the close proximity of...
-
Designing acoustic scattering elements using machine learning methods
PublicationIn the process of the design and correction of room acoustic properties, it is often necessary to select the appropriate type of acoustic treatment devices and make decisions regarding their size, geometry, and location of the devices inside the room under the treatment process. The goal of this doctoral dissertation is to develop and validate a mathematical model that allows predicting the effects of the application of the scattering...
-
Simulating coherent light propagation in a random scattering materials using the perturbation expansion
PublicationMultiple scattering of a coherent light plays important role in the optical metrology. Probably the most important phenomenon caused by multiple scattering are the speckle patterns present in every optical imaging method based on coherent or partially coherent light illumination. In many cases the speckle patterns are considered as an undesired noise. However, they were found useful in various subsurface imaging methods such as...