Search
displaying 1000 best results Help
Search results for: finite-difference discretization
-
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...
-
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....
-
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,...
-
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.
-
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.
-
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...
-
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’...
-
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...
-
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...
-
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.
-
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.
-
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....
-
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.
-
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...
-
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.
-
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...
-
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...
-
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.
-
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...
-
Database of the illustrative simulations of the nonstandard approximation of the generalized Burgers–Huxley equation
Open Research DataThe presented dataset is a result of numerical analysis of a generalized Burgers–Huxley partial differential equation. An analyzed diffusive partial differential equation consist with nonlinear advection and reaction. The reaction term is a generalized form of the reaction law of the Hodgkin–Huxley model, while the advection is a generalized form of...
-
Database of the convergence analysis results of the nonstandard approximation of the generalized Burgers–Huxley equation for the solution bounded within [0,1].
Open Research DataThe presented dataset is a result of the convergence analysis of the Mickens-type, nonlinear, finite-difference discretization of a generalized Burgers–Huxley partial differential equation.
-
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...
-
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...
-
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...
-
A Fortran-95 algorithm to solve the three-dimensional Higgs boson equation in the de Sitter space-time
Open Research DataA numerically efficient finite-difference technique for the solution of a fractional extension of the Higgs boson equation in the de Sitter space-time is designed. The model under investigation is a multidimensional equation with Riesz fractional derivatives of orders in (0,1)U(1,2], which considers a generalized potential and a time-dependent diffusion...
-
Bending analysis of functionally graded nanoplates based on a higher-order shear deformation theory using dynamic relaxation method
PublicationIn this paper, bending analysis of rectangular functionally graded (FG) nanoplates under a uniform transverse load has been considered based on the modified couple stress theory. Using Hamilton’s principle, governing equations are derived based on a higher-order shear deformation theory (HSDT). The set of coupled equations are solved using the dynamic relaxation (DR) method combined with finite difference (FD) discretization technique...
-
A DISCRETE-CONTINUOUS METHOD OF MECHANICAL SYSTEM MODELLING
PublicationThe paper describes a discrete-continuous method of dynamic system modelling. The presented approach is hybrid in its nature, as it combines the advantages of spatial discretization methods with those of continuous system modelling methods. In the proposed method, a three-dimensional system is discretised in two directions only, with the third direction remaining continuous. The thus obtained discrete-continuous model is described...
-
MEMORY EFFECT ANALYSIS USING PIECEWISE CUBIC B-SPLINE OF TIME FRACTIONAL DIFFUSION EQUATION
PublicationThe purpose of this work is to study the memory effect analysis of Caputo–Fabrizio time fractional diffusion equation by means of cubic B-spline functions. The Caputo–Fabrizio interpretation of fractional derivative involves a non-singular kernel that permits to describe some class of material heterogeneities and the effect of memory more effectively. The proposed numerical technique relies on finite difference approach and cubic...
-
Numerical Issues and Approximated Models for the Diagnosis of Transmission Pipelines
PublicationThe chapter concerns numerical issues encountered when the pipeline flow process is modeled as a discrete-time state-space model. In particular, issues related to computational complexity and computability are discussed, i.e., simulation feasibility which is connected to the notions of singularity and stability of the model. These properties are critical if a diagnostic system is based on a discrete mathematical model of the flow...
-
Discrete and continuous fractional persistence problems – the positivity property and applications
PublicationIn this article, we study the continuous and discrete fractional persistence problem which looks for the persistence of properties of a given classical (α=1) differential equation in the fractional case (here using fractional Caputo’s derivatives) and the numerical scheme which are associated (here with discrete Grünwald–Letnikov derivatives). Our main concerns are positivity, order preserving ,equilibrium points and stability...
-
Numerical solutions for blood flow in elastic vessels
PublicationWe consider the differential–algebraic system for the blood flow and pressure in the systemic arteries. By the operator splitting method, we transform the system into the hyperbolic one, introduce the bicharacteristics, and perform the time–space nonuniform discretization, obtaining the innovative difference scheme. Our results are illustrated with numerical experiments.
-
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...
-
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;...
-
Method of lines for Hamilton-Jacobi functional differential equations.
PublicationInitial boundary value problems for nonlinear first order partial functional differential equations are transformed by discretization in space variables into systems of ordinary functional differential equations. A method of quasi linearization is adopted. Suffcient conditions for the convergence of the method of lines and error estimates for approximate solutions are presented. The proof of the stability of the diffrential difference...
-
Modelowanie przepływu ustalonego niejednostajnego w sieciach kanałów otwartych z uwzględnieniem obiektów hydrotechnicznych
PublicationW pracy sformułowano zagadnienie brzegowe dla równania energii opisującego przepływ ustalony niejednostajny i przedstawiono sposób jego rozwiązania przy pomocy metody różnicowej. Zaproponowana metoda obliczeń nadaje się do analizy przepływu w dendrycznych i pierścieniowych sieciach kanałów otwartych. Ponadto na przykładzie przelewu prostokątnego zaproponowano metodę uwzględnienia w obliczeniach zabudowy hydrotechnicznej. Słowa...
-
Dyskretno-ciągła metoda modelowania układów dynamicznych
PublicationW artykule przedstawiono oryginalną metodę modelowania układów dyskretno-ciągłych. Metoda polega na dyskretyzowaniu układu trójwymiarowego jedynie w dwóch wybranych kierunkach. W trzecim z kierunków układ pozostaje ciągły. Otrzymany w ten sposób model jest modelem dyskretno-ciągłym. Opisany jest za pomocą równań różniczkowych cząstkowych. Ogólne równania różnicowe układu dyskretnego otrzymano, wykorzystując metodę sztywnych elementów...
-
Dataset of phase portraits of the fractional prey-predator model with Holling type-II interaction (without predator harvesting)
Open Research DataThe need for a fractional generalization of a given classical model is often due to new behaviors which cannot be taken into account by the model. In this situation, it can be useful to look for a fractional deformation of the initial system, trying to fit the fractional exponent of differentiation in order to catch properly the data.
-
[IMe] Advanced numerical methods in mechanics
e-Learning Courses{mlang pl} Dyscyplina: inżynieria mechaniczna Zajęcia obowiązkowe dla doktorantów I i II roku Prowadzący: dr hab. inż. Krzysztof Tesch, prof. PG, dr hab. inż. Arkadiusz Żak, prof. PG Liczba godzin: 45 Forma zajęć: wykład {mlang} {mlang en} Discipline: mechanical engineering Obligatory course for 1st and 2nd-year PhD students Academic teachers: dr hab. inż. Krzysztof Tesch, prof. PG, dr hab. inż. Arkadiusz Żak, prof....
-
FINITE ELEMENTS IN ANALYSIS AND DESIGN
Journals -
ANALIZA NUMERYCZNA WPŁYWU POZIOMU MORZA NA PRZEBIEG WEZBRAŃ W NADMORSKICH CIEKACH POWIERZCHNIOWYCH NA PRZYKŁADZIE POTOKU STRZYŻA W GDAŃSKU
PublicationW dzisiejszych czasach coraz większym problemem stają się podtopienia na terenach zurbanizowanych. Biorąc to pod uwagę, należy większą wagę przyłożyć do prawidłowego obliczania przepustowości koryta. Jednym z czynników wpływających na nie są warunki na odpływie. W przypadku potoków nadmorskich zależą one ściśle od poziomu morza. W pracy podjęto próbę wyznaczenia wpływu poziomu morza na przebieg wezbrań w nadmorskich ciekach powierzchniowych....
-
Difference functional inequalities and applications.
PublicationThe paper deals with the difference inequalities generated by initial boundary value problems for hyperbolic nonlinear differential functional systems. We apply this result to investigate the stability of constructed difference schemes. The proof of the convergence of the difference method is based on the comparison technique, and the result for difference functional inequalities is used. Numerical examples are presented.
-
Finite Element Method
e-Learning CoursesItem Name : Finite Element Method- Abaqus learning Field of study : Civil Engineering Faculty : Faculty of Civil and Environmental Engineering Education level : Second degree studies Form of studies : Full-time studies Year of studies : 1 Study semester : 2 Start of the semester : November 2021 Academic year of the course : 2021/2022 Form of classes : Lecture, Laboratory
-
A Review: Applications of the Spectral Finite Element Method
PublicationThe Spectral Finite Element Technique (SFEM) has Several Applications in the Sciences, Engineering, and Mathematics, which will be Covered in this Review Article. The Spectral Finite Element Method (SFEM) is a Variant of the Traditional Finite Element Method FEM that Makes use of Higher Order Basis Functions (FEM). One of the most Fundamental Numerical Techniques Employed in the Numerical Simulation is the SFEM, which Outperforms...
-
Phase-difference positioning in asynchronous system
PublicationThis paper presents concept and implementation of digital positioning system based on phase difference measurements, designed as a navigational aid for marine applications. Main feature of proposed system is the ability to work in both synchronous mode, with one master station and set of slave stations synchronized with master, and in asynchronous mode with independent clocking of all stations.