SPLITTING SCHEMES FOR EVOLUTION EQUATIONS WITH FACTORIZED OPERATOR

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In the approximate solution of the Cauchy problem for evolution equations, the problem operator can often be represented as a sum of simpler operators. This makes it possible to construct operatordifference splitting schemes, when the transition to a new level in time is provided by solving problems for separate operator summands. We consider nonstationary problems, the main feature of which is related to the representation of the problem operator as a product of the operator 𝐴 by its conjugate operator 𝐴*. Based on the transformation of the original equation to a system of two equations, we construct time approximations for second-order evolutionary equations when the additive representation holds for the operator 𝐴. Unconditional stable splitting schemes are proposed, the study of which is carried out with the help of general results of the theory of stability (correctness) of operator-difference schemes in Hilbert spaces.

About the authors

P. N. Vabishchevich

Lomonosov Moscow State University; North-Caucasus Federal University

Email: vab@cs.msu.ru
Moscow, Russia; Stavropol, Russia

References

  1. Dautray, K. Mathematical Analysis and Numerical Methods for Science and Technology. Vol. 1. Physical Origins and Classical Methods / К. Dautray, J.-L Lions. — Berlin : Springer, 2000. — 722 p.
  2. Dautray, K. and Lions, J.-L., Mathematical Analysis and Numerical Methods for Science and Technology. Vol. 1. Physical Origins and Classical Methods, Berlin: Springer, 2000.
  3. Fung, Y.C. Classical and Computational Solid Mechanics / Y.C. Fung, P. Tong, X. Chen. — New Jersey : World Scientific Publishing Company, 2017. — 860 p.
  4. Fung, Y.C., Tong, P., and Chen, X., Classical and Computational Solid Mechanics, New Jersey: World Scientific Publishing Company, 2017.
  5. Samarskii, A.A. The Theory of Difference Schemes / A.A Samarskii. — New York : Marcel Dekker, 2001. — 786 p.
  6. Samarskii, A.A., The Theory of Difference Schemes, New York: Marcel Dekker, 2001.
  7. LeVeque, R.J. Finite Difference Methods for Ordinary and Partial Differential Equations: Steady-State and Time-Dependent Problems / R.J. LeVeque. — Philadelphia : SIAM, 2007. — 328 p.
  8. LeVeque, R.J., Finite Difference Methods for Ordinary and Partial Differential Equations: Steady-State and Time-Dependent Problems, Philadelphia: SIAM, 2007.
  9. Самарский, А.А. Устойчивость разностных схем / А.А. Самарский, А.В. Гулин. — М. : Наука, 1973. — 415 с.
  10. Samarskii, A.A. and Gulin, A.V., Ustojchivost’ raznostnyh skhem (Stability of Difference Schemes), Moscow: Nauka, 1973.
  11. Samarskii, А.А. Difference Schemes with Operator Factors / A.A Samarskii, P.P. Matus, P.N. Vabishchevich. — Dordrecht : Kluwer Academic Publishers, 2002. — 384 p.
  12. Samarskii, A.A., Matus, P.P., and Vabishchevich, P.N., Difference Schemes with Operator Factors, Dordrecht: Kluwer Academic Publishers, 2002.
  13. Ascher, U.M. Implicit-explicit methods for time-dependent partial differential equations / U.M. Ascher, S.J. Ruuth, B.T.R. Wetton // SIAM J. Numer. Anal. — 1995. — V. 32, № 3. — P. 797–823.
  14. Ascher, U.M., Ruuth, S.J., and Wetton, B.T.R., Implicit-explicit methods for time-dependent partial differential equations, SIAM J. Numer. Anal., 1995, vol. 32, no. 3, pp. 797–823.
  15. Hundsdorfer, W.H. Numerical Solution of Time-Dependent Advection–Diffusion–Reaction Tquations / W.H. Hundsdorfer, J.G. Verwer. — Berlin : Springer, 2003. — 471 p.
  16. Hundsdorfer, W.H. and Verwer, J.G., Numerical Solution of Time-Dependent Advection–Diffusion–Reaction Equations, Berlin: Springer, 2003.
  17. Marchuk, G.I. Splitting and alternating direction methods / G.I. Marchuk // Handbook of Numerical Analysis / Eds. P.G. Ciarlet and J.L. Lions. — North-Holland, 1990. — Vol. I. — P. 197–462.
  18. Marchuk, G.I., Splitting and alternating direction methods, Handbook of Numerical Analysis, Eds. P.G. Ciarlet and J.L. Lions, 1990, vol. I, pp. 197–462.
  19. Vabishchevich, P.N. Additive Operator-Difference Schemes: Splitting Schemes / P.N. Vabishchevich. — Berlin : De Gruyter, 2013. — 354 p.
  20. Vabishchevich, P.N., Additive Operator-Difference Schemes: Splitting Schemes, Berlin: De Gruyter, 2013.
  21. Vabishchevich P.N. Operator-difference scheme with a factorized operator / P.N. Vabishchevich // Large-Scale Scientific Computing 10th Int. Conf. — Sozopol, Bulgaria, June 8–12, 2015. — P. 72–79.
  22. Vabishchevich, P.N., Operator-difference scheme with a factorized operator, Large-Scale Scientific Computing 10th Int. Conf., Sozopol, Bulgaria, June 8–12, 2015, pp. 72–79.
  23. Vabishchevich P.N. Splitting schemes for some second-order evolutionary equations / P.N. Vabishchevich // Int. J. Numer. Anal. Model. — 2022. — V. 19, № 1. — P. 19–32.
  24. Vabishchevich P.N., Splitting schemes for some second-order evolutionary equations, Int. J. Numer. Anal. Model., 2022, vol. 19, no. 1, pp. 19–32.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

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».