No description available.

In this work, we present an amplitude-shape method for solving evolution problems described by partial differential equations. The method is capable of recognizing the special structure of many evolution problems. In particular, the stiff system of ordinary differential equations resulting from the semi-discretization of partial differential equations is considered. The method involves transforming the system so that only a few equations are stiff and the majority of the equations remain non-stiff. The system is treated with a mixed explicit-implicit scheme with a built-in error control mechanism. This approach proved to be very effective for the solution of stiff systems of equations describing spatially dependent chemical kinetics. / Thesis (Ph.D.)-University of Natal, 1997.

This work is devoted to the convergence analysis of a modified Runge-Kutta-type iterative regularization method for solving nonlinear ill-posed problems under a priori and a posteriori stopping rules. The convergence rate results of the proposed method can be obtained under Hölder-type source-wise condition if the Fréchet derivative is properly scaled and locally Lipschitz continuous. Numerical results are achieved by using the Levenberg-Marquardt and Radau methods.

Zugl.: Bayreuth, Univ., Diss., 2006 u.d.T.: Korch. Matthias: Effiziente Implementierung eingebetteter Runge-Kutta-Verfahren durch Ausnutzung der Speicherzugriffslokalität / Hergestellt on demand

This thesis considers the application of the type II third order WENO finite volume reconstruction for unstructured tetrahedral meshes proposed by Zhang and Shu in (CCP, 2009) and the third order multirate Runge-Kutta time-stepping to the solution of Maxwell's equations. The dependance of accuracy of the third order WENO scheme on the small parameter in the definition of non-linear weights is studied in detail for one-dimensional uniform meshes and numerical results confirming the theoretical analysis are presented for the linear advection equation. This analysis is found to be crucial in the design of the efficient three-dimensional WENO scheme, full details of which are presented. Several multirate Runge-Kutta (MRK) schemes which advance the solution with local time-steps assigned to different multirate groups are studied. Analysis of accuracy of three different MRK approaches for linear problems based on classic order-conditions is presented. The most flexible and efficient multirate schemes based on works by Tang and Warnecke (JCM, 2006) and Liu, Li and Hu (JCP, 2010) are implemented in three-dimensional finite volume time-domain (FVTD) method. The main characteristics of chosen MRK schemes are flexibility in defining the time-step ratios between multirate groups and consistency of the scheme. Various approaches to partition the three-dimensional computational domain into multirate groups to maximize the achievable speedup are discussed. Numerical experiments with three-dimensional electromagnetic problems are presented to validate the performance of the proposed FVTD method. Three-dimensional results agree with theoretical and numerical accuracy analysis performed for the one-dimensional case. The proposed implementation of multirate schemes demonstrates greater speedup than previously reported in literature. / February 2016

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:26:56Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-05-22Bitstream added on 2014-06-13T20:35:12Z : No. of bitstreams: 1 campos_jr_me_sjrp.pdf: 474631 bytes, checksum: 9a9f4df9bf2898f15cba64a064eec09b (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Métodos de Runge-Kutta para problemas de controle ótimo contínuo são estudados seguindo os trabalhos de Hager [11], [15] e [17]. O problema de controle ótimo é discretizado transformando-se num problema de programação matemática. Um estudo sobre as condições necessárias de otimalidade para a solução do problema e conexões com o problema adjunto é realizado para obtenção das condições de ordem na discretização. Estuda-se também a convergência da solução do problema discretizado para a solução ótima do problema contínuo (ver Hager [17]). Nesta análise Hager obtêm uma cota para o erro entre a solução numérica e a solução contínua o qual depende do tamanho do passo. Por fim, o trabalho apresenta alguns exemplos com o intuito de ilustrar a teoria apresentada. / Runge-Kutta methods for continuous optimal control problems are studied following the papers of Hager [11], [15] and [17]. The control problem is discretized and transformed into a mathematical programming problem. A study about necessary conditions of optimality for the solution of the problem and connections with an adjoint problem are done to provide order conditions for the method of discretization. It is also studied the convergence of the optimal solution of the discrete problem for the solution of the continuous time control problem (see Hager [17]). In this convergence analysis Hager obtains an error bound comparing the numerical and the continuous solution. The error bound is dependent of the size of the step of the method. Finally, some examples are presented aiming at illustrating the discussed theory.

Orientador: Suzete Maria Silva Afonso / Banca: Ligia Laís Fêmina / Banca: Marta Cilene Gadotti / Resumo: O propósito deste trabalho é explorar os métodos numéricos de passo único, denominados métodos de Euler e Runge - Kutta, e os métodos de passos múltiplos, denominados métodos de Adams-Bashforth e Adams-Moulton, para encontrar soluções aproximadas de problemas de valor inicial para equações diferenciais ordinárias de primeira ordem / Abstract: The goal of this work is to explore the one-step numerical methods, called methods of Euler and Runge - Kutta, and the multistep numerical methods, called methods of Adams-Bashforth and Adams Moulton, for finding approximate solutions of initial value problems for first-order ordinary differential equations / Mestre

As aplicações da mecânica vibratória vêm crescendo significativamente na análise de sistemas de suspensões e estruturas de veículos, dentre outras. Desta forma, o presente trabalho desenvolve técnicas para a simulação e o controle de uma suspensão de automóvel utilizando modelos dinâmicos com um, dois e três graus de liberdade. Na obtenção das equações do movimento para o sistema massa-mola-amortecedor, o modelo matemático utilizado tem como base a equação de Lagrange e a segunda lei de Newton, com condições iniciais apropriadas. A solução numérica destas equações é obtida através do método de Runge-Kutta de 4ª ordem, utilizando o software MATLAB. Para controlar as vibrações do sistema utilizou-se três métodos diferentes de controle: clássico, LQR e alocação de pólos. O sistema assim obtido satisfaz as condições de estabilidade e de desempenho e é factível para aplicações práticas, pois os resultados obtidos comparam adequadamente com dados analíticos, numéricos ou experimentais encontrados na literatura, indicando que técnicas de controle como o clássico podem ser simples e eficientes.

Este trabalho apresenta um método numérico para a solução de escoamentos bi e tridimensionais de fluidos (quase) incompressíveis em torno de geometrias arredondadas. O escoamento bidimensional é analisado em torno da geometria de um cilindro (seção de um cilindro), para as equações de Euler e Navier-Stokes, e em torno da geometria aproximada de um tubarão para as equações de Euler. O escoamento tridimensional é analisado em torno de uma esfera e de um elipsóide. O método de integração empregado baseia-se no esquema explícito de Runge-Kutta de três estágios para as equações da quantidade de movimento e no de Relaxações Sucessivas para a pressão. Adota-se o esquema em diferenças finitas visando aproximações de segunda ordem no tempo e no espaço no sistema de coordenadas generalizadas. Testes numéricos são realizados para as diferentes geometrias aplicando as equações de Navier-Stokes e Euler e os resultados obtidos comparam adequadamente com dados analíticos, experimentais e/ou numéricos encontrados na literatura. / This work presents a numerical method for the solution of (almost) incompressible bi and tridimensional fl.ows for round geometries. Bidimensional fl.ows over a circular cylinder, using Euler and Navier-Stokes equations, and also for a shark approximated geometry, using Euler equations, are analyzed. Extension to tridimensional flows around a sphere and an elliptical geometry is realized. The integration method is based on the three-stage Runge-Kutta explicit scheme for momentum equations and successive under relaxation for pressure. Second order finite difference approximations for time as well as space terms in boundary fitted coordinates are employed. Numerical tests are carried out for different geometries for Euler and Navier-Stokes equations and the results showed to compare properly with analytical, numerical or experimental data found in the literature.

Neste trabalho faz-se uma análise de fluxos unidimensionais usando as equações de Burgers e de Euler. Para esta última, é obtida a solução exata e uma aproximação desta via método numérico. A obtenção da solução exata é baseada na combinação de ondas simples (uma onda de choque, uma descontinuidade de contato e uma onda de expansão) e na validade das relações de salto para as equações de Euler. Os resultados assim obtidos são utilizados para verificar (certificar) os resultados numéricos. As equações de Euler são integradas no tempo através de um esquema simplificado de Runge-Kutta; considera-se também a adição explícita de termos dissipativos ao esquema de discretização espacial. Sã.o apresentadas comparações entre as soluções exata e numérica, além de comparações da solução numérica para diferentes valores dos coeficientes de dissipação. Analisa-se também as regiões de estabilidade de métodos de Runge-Kutta para uma equação modelo, cujas propriedades são semelhantes às das equações de Burgers e de Euler. Por fim , propõe-se o estudo da convergência de um esquema semelhante ao de Runge-Kutta; faz-se uma estimativa de erro a posteriori em espaços de Banach de dimensão infinita. Além disto, são calculadas algumas estimativas a priori para a equação de Burgers que são usadas, juntamente com idéias da teoria de "shadowing" para estabelecer estimativas relativas à validade de simulações numéricas para a equação de Burgers. Além disto, são mostrados alguns estudos computacionais relevantes sobre a separação espectral, os quais poderiam ser entendidos como uma forma de estimativas a posteriori. / In this work we analyze unidimensional flows using Burgers and Euler equations. We show how to obtain both an exact and an approximate solution to the Euler equations. The exact solution is obtained by simple waves interaction (a shock wave, a contact discontinuity and an expansion fan). It is based on the jump relations for the Euler equations. \Ve use the exact solution thus obtained as a mean of comparison to the approximate (numerical) solution. A simplified Runge-Kutta method is used to integrate the Euler equations in time. Dissipation terms are added to the spatial discretized equations. vVe study the effect of these terms by plotting the exact versus the approximate solution considering different dissipation coefficients. We choose a model equation, which has similar properties to the Burgers and Euler equations, in order to study the stability regions of the Runge-Kutta scheme. Finally, we propose a convergence analysis of a Runge-Kutta-like scheme and make a posteriori error estimates in infinite dimensional Banach spaces. Furthermore, we perform some a priori estimates for the Burgers' equation and use them together with ideas of the Shadowing Theory in order to establish estimates concerning the validity of numerical simulations for Burgers' equation. As well we show a few relevant computer studies on the spectral separation which could be regarded as a form of a posteriori estimates.