|
|
Modelling of bioelectronic devices
Truksa, Jan ; Vala, Martin (referee) ; Salyk, Ota (advisor)
Tématem této práce je počítačové modelování organického elektrochemického tranzistoru (OECT). Pro vytvoření modelu bylo třeba vypočítat rozložení elektrického pole a koncentrace iontů elektrolytu. Výpočet byl proveden numericky pomocí metody konečných prvků. Bylo vypočítáno rozložení elektrického potenciálu na povrchu kanálu OECT, dále byly vypočítány změny vodivosti a výstupní proud OECT. Výpočty byly provedeny na osobním počítači pomocí komerčního softwaru COMSOL Multiphysics. Kvůli nedostatečnému výpočetnímu výkonu musel být model rozdělen na části a drasticky zjednodušen. Prezentované výsledky se liší od literatury, protože se nepodařilo správně modelovat saturaci tranzistoru. Odchylky od reálného chování OECT jsou pravděpodobně způsobeny zjednodušením modelu.
|
|
|
Adaptive methods for singularly perturbed partial differential equations
Lamač, Jan ; Knobloch, Petr (advisor)
This thesis deals with solving singularly perturbed convection- diffusion equations. Firstly, we construct a matched asymptotic expansion of the solution of the singularly perturbed convection-diffusion equation in 1D and derive a formula for the zeroth-order asymptotic expansion in several two- dimensional polygonal domains. Further, we present a set of stabilization meth- ods for solving singularly perturbed problems and prove the uniform convergence of the Il'in-Allen-Southwell scheme in 1D. Finally, we introduce a modification of the streamline upwind Petrov/Galerkin (SUPG) method on convection-oriented meshes. This new method enjoys several profitable properties such as the ful- filment of the discrete maximum principle. Besides the analysis of the method and derivation of a priori error estimates in respective energy norms we also carry out several numerical experiments verifying the theoretical results.
|
|
|
Adaptive methods for singularly perturbed partial differential equations
Lamač, Jan ; Knobloch, Petr (advisor) ; Franz, Sebastian (referee) ; Vejchodský, Tomáš (referee)
This thesis deals with solving singularly perturbed convection- diffusion equations. Firstly, we construct a matched asymptotic expansion of the solution of the singularly perturbed convection-diffusion equation in 1D and derive a formula for the zeroth-order asymptotic expansion in several two- dimensional polygonal domains. Further, we present a set of stabilization meth- ods for solving singularly perturbed problems and prove the uniform convergence of the Il'in-Allen-Southwell scheme in 1D. Finally, we introduce a modification of the streamline upwind Petrov/Galerkin (SUPG) method on convection-oriented meshes. This new method enjoys several profitable properties such as the ful- filment of the discrete maximum principle. Besides the analysis of the method and derivation of a priori error estimates in respective energy norms we also carry out several numerical experiments verifying the theoretical results.
|
|
|
Computer modeling of the inner ear
Perlácová, Tereza ; Jungwirth, Pavel (advisor) ; Vejchodský, Tomáš (referee)
Do mechanického modelu kochley zavádzame implicitné numerické metódy. Tes- tujeme konkrétne štyri metódy: implicitný Euler, Crank-Nicolson, BDF druhého a tretieho rádu na lineárnej a nelineárnej verzii modelu. Nelineárny model obsahuje funkciu so saturujúcou vlastnosťou. Aplikácia implicitných metód na nelineárny model vedie na sústavu nelineárnych rovníc. Predstavujeme dva spôsoby, ako túto sústavu numericky riešiť. Prvý z nich zahrňuje nelinearitu do pravej strany novovzniknutej lineárnej sústavy. Druhý robí linearizáciu nelineárnej funkcie. V práci porovnávame oba spôsoby z hľadiska efektivity a sledujeme ich konvergenciu k referenčnému riešeniu. Pre hodnotu tolerancie, ktorú používame na určenie numerickej konvergencie, je prvý spôsob efektívnejší. V úplne nelineárnom režime druhý spôsob zlyháva, pretože nekon- verguje k referenčnému riešeniu. Výsledkom porovnania implicitných metód je, že Crank-Nicolsonova metóda s prvým spôsobom riešenia nelineárnej sústavy je pre účely nášho modelu najlepšia. Použitie tejto metódy v mechanickom modeli nám umožňuje vytvoriť ľubovoľne presné prepojenie medzi mechanickým a elektrickým modelom kochley, rešpektujúc fyziológiu človeka. 1
|
|
|
Analysis of Methods of Differences for Partial Differential Equations Solving
Zpěváková, Jana ; Zbořil, František (referee) ; Šátek, Václav (advisor)
In this thesis, we discuss the numerical solution of ordinary differential equation and numerical methods of solving partial differential equations. We propose and implement an application, that converts partial differential hyperbolic equation to a set of ordinary differential equations using finite difference method. After that, the system of equations is solved using the Taylor method programmed in Matlab environment. Finally, we compare the time complexity of proposed solution with parallel numerical computation.
|
|
|
Bifurcation in mathematical models in biology
Kozák, Michal ; Stará, Jana (referee)
Stationary, spatially inhomogenous solutions of reaction-diffusion systems are studied in this thesis. These systems appears in biological models based on a Tu- ring's idea of a diffusion driven instability. In the connection, a global behaviour of bifurcation branches of these stationary solutions is analyzed. The thesis in- sists on theory of differential equations and on (particularly topological) methods of nonlinear analysis. The existence, as well as non-compatness in one-dimensional space, of a bifurcation branch of general reaction-diffusion system leading to Tu- ring's efekt is proved. Further, a priori estimates of Thomas model are derived. The results tend to theorem, that forall diffusion coefficient from the preestab- lished set there exists at least one stacionary, spacially nontrivial solution of Tho- mas model.
|
|
|
Bifurcation in mathematical models in biology
Kozák, Michal ; Kučera, Milan (advisor) ; Stará, Jana (referee)
Stationary, spatially inhomogenous solutions of reaction-diffusion systems are studied in this thesis. These systems appears in biological models based on a Tu- ring's idea of a diffusion driven instability. In the connection, a global behaviour of bifurcation branches of these stationary solutions is analyzed. The thesis in- sists on theory of differential equations and on (particularly topological) methods of nonlinear analysis. The existence, as well as non-compatness in one-dimensional space, of a bifurcation branch of general reaction-diffusion system leading to Tu- ring's efekt is proved. Further, a priori estimates of Thomas model are derived. The results tend to theorem, that forall diffusion coefficient from the preestab- lished set there exists at least one stacionary, spacially nontrivial solution of Tho- mas model.
|
|
|
Time discretization method of solving PDE
Myška, Michal ; Zatočilová, Jitka (referee) ; Nechvátal, Luděk (advisor)
This thesis deals with solving evulution partial differential equations by the time discretization method. It originates form the Rothe's method (methond of lines). The thesis is divided into three parts. The first one shows principle of the method. The second part focuses on teoretical aspects, in particular, on existence and convergence theorem along with an error estimate. Some function analysis tools are presented here as well. In the last part, a MATLAB code is listed.
|
|
|
Physically-based Modeling and Simulation
Dvořák, Radim ; Racek, Stanislav (referee) ; Šujanský,, Milan (referee) ; Zbořil, František (advisor)
Disertační práce se zabývá modelováním znečištění ovzduší, jeho transportních a disperzních procesů ve spodní části atmosféry a zejména numerickými metodami, které slouží k řešení těchto modelů. Modelování znečištění ovzduší je velmi důležité pro předpověď kontaminace a pomáhá porozumět samotnému procesu a eliminaci následků. Hlavním tématem práce jsou metody pro řešení modelů popsaných parciálními diferenciálními rovnicemi, přesněji advekčně-difúzní rovnicí. Polovina práce je zaměřena na známou metodu přímek a je zde ukázáno, že tato metoda je vhodná k řešení určitých konkrétních problémů. Dále bylo navrženo a otestováno řešení paralelizace metody přímek, jež ukazuje, že metoda má velký potenciál pro akceleraci na současných grafických kartách a tím pádem i zvětšení přesnosti výpočtu. Druhá polovina práce se zabývá poměrně mladou metodou ELLAM a její aplikací pro řešení atmosférických advekčně-difúzních rovnic. Byla otestována konkrétní forma metody ELLAM společně s navrženými adaptacemi. Z výsledků je zřejmé, že v mnoha případech ELLAM překonává současné používané metody.
|
|
|
Electronic Representation of Line Reflex
Yousifová, Hanen ; Šátek, Václav (referee) ; Kunovský, Jiří (advisor)
It would be difficult to imagine a world without communication systems . In order to optimise guided communication systems , it is necessary to determine or project power and signal losses in the system, since all systems have such losses . To determine these losses and eventually ensure a maximum output, it is necessary to formulate some kind of equation with which to calculate these losses . A mathematical derivation for the telegraph equation in terms of voltage and current for a section of a transmission line will be investigated .
|
guest ::
