Cantitate/Preț
Produs

An Introduction to Element-Based Galerkin Methods on Tensor-Product Bases: Texts in Computational Science and Engineering, cartea 24

Autor Francis X. Giraldo
en Limba Engleză Paperback – noi 2021

Observăm în literatura academică dedicată analizei numerice o abundență de tratate care prioritizează rigoarea matematică a spațiilor de funcții în detrimentul implementării practice. Volumul An Introduction to Element-Based Galerkin Methods on Tensor-Product Bases, semnat de Francis X. Giraldo, vine să completeze exact această lacună, oferind o punte între fundamentul teoretic solid și scrierea efectivă de cod pentru rezolvarea ecuațiilor cu derivate parțiale (PDE). Considerăm că relevanța acestui manual rezidă în focalizarea sa pe bazele de tip produs tensorial, limitând complexitatea geometrică la elemente de linie, patrulatere și cuburi pentru a permite o înțelegere profundă a structurii matricelor rezultate.

Structura volumului urmărește o progresie logică, de la motivarea metodelor și interpolarea unidimensională, până la tehnici avansate de integrare numerică și metode Galerkin discontinue hibridizate. Această organizare didactică transformă capitolele în unități de învățare aplicate, unde cititorul învață nu doar „de ce” funcționează o metodă, ci mai ales „cum” să construiască algoritmii necesari. Lucrarea completează perspectiva oferită de Numerical Approximation of Partial Differential Equations de Alfio Quarteroni, adăugând un accent pronunțat pe aspectele algoritmice și pe tranziția de la funcțiile de bază nodale la cele modale, acolo unde textul lui Quarteroni rămâne preponderent în sfera analizei de convergență și stabilitate.

Prin includerea unor exemple ce pot servi drept proiecte pentru studenți, Francis X. Giraldo transformă acest volum într-un instrument pedagogic esențial pentru curriculumul de calcul științific. Recomandăm acest titlu ca resursă principală pentru cursurile de licență avansată sau masterat care vizează metodele de element finit și spectral.

Citește tot Restrânge

Din seria Texts in Computational Science and Engineering

Preț: 48982 lei

Puncte Express: 735

Carte tipărită la comandă

Livrare economică 09-23 iunie


Specificații

ISBN-13: 9783030550714
ISBN-10: 3030550710
Pagini: 588
Ilustrații: XXVI, 559 p. 171 illus., 168 illus. in color.
Dimensiuni: 155 x 235 x 32 mm
Greutate: 0.88 kg
Ediția:1st ed. 2020
Editura: Springer
Colecția Texts in Computational Science and Engineering
Seria Texts in Computational Science and Engineering

Locul publicării:Cham, Switzerland

De ce să citești această carte

Recomandăm această carte studenților și cercetătorilor care doresc să treacă de la teoria ecuațiilor cu derivate parțiale la implementarea lor numerică. Cititorul câștigă o înțelegere clară a modului în care se construiesc matricile pentru metodele Galerkin continue și discontinue. Este o alegere excelentă deoarece oferă algoritmi concreți și proiecte aplicate, facilitând dezvoltarea propriilor programe de simulare numerică în 1D, 2D și 3D.


Despre autor

Francis X. Giraldo este un expert recunoscut în domeniul matematicii computaționale, cu o experiență vastă în dezvoltarea metodelor numerice pentru dinamica fluidelor și modelarea atmosferică. Contribuțiile sale se concentrează pe eficientizarea metodelor Galerkin pe arhitecturi de calcul de înaltă performanță. În acest volum publicat de Springer în seria Texts in Computational Science and Engineering, autorul își distilează experiența de cercetare într-un format accesibil, adaptat nevoilor educaționale contemporane ale inginerilor și matematicienilor.


Cuprins

Introduction.- Motivation and Background.- Overview of Existing Methods.- One-Dimensional Problems.- Interpolation in One Dimension.- Numerical Integration in One Dimension.- 1D Continuous Galerkin Method for Hyperbolic Equations.- 1D Discontinuous Galerkin Methods for Hyperbolic Equations.- 1D Unified Continuous and Discontinuous Galerkin Methods for
Systems of Hyperbolic Equations.- 1D Continuous Galerkin Methods for Elliptic Equations.- 1D Discontinuous Galerkin Methods for Elliptic Equations.- Two-Dimensional Problems.- Interpolation in Multiple Dimensions.- Numerical Integration in Multiple Dimensions.- 2D Continuous Galerkin Methods for Elliptic Equations.- 2D Discontinuous Galerkin Methods for Elliptic Equations.- 2D Unified Continuous and Discontinuous Galerkin Methods for Elliptic Equations.- 2D Continuous Galerkin Methods for Hyperbolic Equations.- 2D Discontinuous Galerkin Methods for Hyperbolic Equations.- 2D Continuous/Discontinuous Galerkin Methods for Hyperbolic Equations.- Advanced Topics.- Stabilization of High-Order Methods.- Adaptive Mesh Refinement.- Time Integration.- 1D Hybridizable Discontinuous Galerkin Method.- Classification of Partial Differential Equations and Vector Notation.- Jacobi Polynomials.- Data Structures.

Notă biografică

Francis (Frank) Giraldo is a Distinguished Professor of Applied Mathematics at the Naval Postgraduate School and a founding member of the Scientific Computing group. He and his team built the NUMA model using the element-based Galerkin (EBG) methods described in this text; NUMA is a Navier-Stokes solver used for atmospheric, ocean, and fluid dynamics simulations. Frank Giraldo (and colleagues) hosted the 2012 Gene Golub SIAM Summer School on Simulation and Supercomputing in the Geosciences where EBG methods was one of the topics of the summer course. In addition, Frank has served on the National Earth Systems Prediction Capability working groups for over 10 years, and has served on the Department of Energy’s INCITE panels for over 5 years (including chairing the committee a number of times).

Textul de pe ultima copertă

This book introduces the reader to solving partial differential equations (PDEs) numerically using element-based Galerkin methods. Although it draws on a solid theoretical foundation (e.g. the theory of interpolation, numerical integration, and function spaces), the book’s main focus is on how to build the method, what the resulting matrices look like, and how to write algorithms for coding Galerkin methods. In addition, the spotlight is on tensor-product bases, which means that only line elements (in one dimension), quadrilateral elements (in two dimensions), and cubes (in three dimensions) are considered. The types of Galerkin methods covered are: continuous Galerkin methods (i.e., finite/spectral elements), discontinuous Galerkin methods, and hybridized discontinuous Galerkin methods using both nodal and modal basis functions. In addition, examples are included (which can also serve as student projects) for solving hyperbolic and elliptic partial differential equations,including both scalar PDEs and systems of equations.




Caracteristici

The construction of element matrices and the resulting matrices are shown for all the differential operators discussed. This helps the reader understand the material clearly and assists them in building their numerical algorithms Both modal and nodal basis functions are discussed throughout the text, including examples for the continuous and discontinuous Galerkin method, it is shown how to combine both of these methods into one piece of code; moreover, a description of hybridized discontinuous Galerkin method is included in this textbook. A sample solution along with the order of accuracy and time-to-solution (work-precision diagrams) are shown for a variety of test problems for different types of equations (e.g., hyperbolic and elliptic) Sample code for student projects are provided on my Github page with code in both matlab and Julia (see https://github.com/fxgiraldo/Element-based-Galerkin-Methods)