O Método das Diferenças Finitas com 9 pontos aplicado a problemas governados pela equação de Poisson

Autores

  • Carlos Vera Tudela PPGMMC/UFRRJ, Seropédica, RJ
  • Alexander G. Amaral PPGMMC/UFRRJ, Seropédica, RJ

DOI:

https://doi.org/10.5540/03.2022.009.01.0282

Palavras-chave:

Método das Diferenças Finitas, MDF com 9 pontos, Equação de Poisson, Métodos Numéricos

Resumo

Na pesquisa científica o Método das diferenças Finitas (MDF) é uma técnica numérica  amplamente utilizada em todas as áreas das ciências e engenharias. Tradicionalmente, em problemas em 2-D, é utilizado o método com 5 pontos, onde além do nó central são incluídos os nós anterior e posterior na direção horizontal e os nós anterior e posterior na direção vertical de uma malha regular, com espaçamentos iguais entre os nós. Uma variante deste método é o conhecido como MDF com 9 pontos onde são utilizados, além do nó central, os 8 nós ao redor deste nó. Embora este método venha sendo estudado desde o ano 1958 onde aparece a primeira publicação sobre o assunto, se observa na literatura pesquisada que não teve a mesma aceitação quando comparado com o método de 5 pontos. O objetivo deste trabalho é aplicar este método na resolução de problemas governados pela equação de Poisson com condições de contorno de Dirichlet. Dois exemplos numéricos são apresentados e os resultados são comparados com a solução analítica.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Referências

S. K. Avendaño et al. Visco-Acoustic modeling in the frequency domain using a mixedgrid nite-dierence method and attenuation-dispersion model. Em: Brazilian Journal of Geophysics 37.2 (2019), pp. 131144. doi: 10.22564/rbgf.v37i2.1996.

R. Burden e J. D. Faires. Análise Numérica. 3a. ed. São Paulo: Cengage Learning, 2016. isbn: 978-8522123407.

J. Charl-Hyun, Ch. Shin e J. H. Suh. An optimal 9-point, nite-dierence, frequency-space, 2-D scalar wave extrapolator. Em: Geophysics 61.2 (1996), pp. 529537. doi: 10.1190/1. 1443979.

A. H.-D Cheng e D. T. Cheng. Heritage and early history of the boundary element method . Em: Engineering analysis with boundary elements 29.3 (2005), pp. 268302. doi: 10.1016/j.enganabound.2004.12.001.

R. Courant, K. Friedrichs e H. Lewy. On the Partial Dierence Equations of Mathematical Physics. Em: IBM Journal of Research and Development 11.2 (1967), pp. 215234. doi: 10.1147/rd.112.0215.

L. Hall. The Solution of Partial Dierential Equations by Finite Dierence Approximations: Analysing the Relative Performance of Diering Numerical Finite Dierence Schemes using Taylor Series Expansions. 1a. ed. England: Independently published, 2018. isbn: 9781720010432.

L. V. Kantorovich e V. I. Krylov. Approximate Methods of Higher Analysis. 1a. ed. USA: Dover Publications, 2018. isbn: 978-0486821609.

R. J. LeVeque. Finite Dierence Methods for Ordinary and Partial Dierential Equations. 1a. ed. Philadelphia: Siam, 1955. isbn: 9780898716290.

S. Linge e H. P. Langtangen. Programming for Computations - MATLAB/Octave. 1a. ed. New York: Springer, 2010. isbn: 978-3-319-32451-7.

G. D. Smith. Numerical solution of partial dierential equations: nite dierence methods. 3a. ed. Oxford: Clarendon Press, 1986. isbn: 0-19-859650-2.

V. Thomée. From nite dierences to nite elements: A short history of numerical analysis of partial dierential equations. Em: Journal of Computational and Applied Mathematics 128.1 (2001), pp. 154. doi: 10.1016/S0377-0427(00)00507-0

Downloads

Publicado

2022-12-08

Edição

Seção

Trabalhos Completos