|
|
Parallel numeric solution of differential equations
Nečasová, Gabriela ; Čermák, Martin (oponent) ; Kozek, Martin (oponent) ; Šátek, Václav (vedoucí práce)
Differential equations have been studied for over 300 years. Partial differential equations were first used by the Swiss mathematician and lawyer Nicolaus Bernoulli in the 18th century. Second-order partial differential equations are used to model a wide range of phenomena in science, engineering, and mathematics, such as the propagation of light and sound waves, the motion of fluids, and the diffusion of heat. The thesis deals with the parallel numerical solution of partial differential equations. Second-order partial differential equations are transformed into large systems of ordinary differential equations using the method of lines. The spatial derivatives in the partial differential equation are replaced by various types of finite differences. The resulting large systems of ordinary differential equations (initial value problem) are solved in parallel using Runge-Kutta methods and the newly proposed higher-order method based on Taylor series. The numerical experiments of the selected problems are calculated using a supercomputer with different numbers of compute nodes. The results show that the Taylor-series-based numerical method significantly over-performs state-of-the-art Runge-Kutta methods.
|
|
|
Termální konvekce s volným povrchem v rotujícím ledovém měsíci
Kuchta, Miroslav ; Čadek, Ondřej (vedoucí práce) ; Málek, Josef (oponent)
Termální konvekce s volným povrchem v rotujícím ledovém měsíci Diplomová práce author: Miroslav Kuchta∗ školitel: Doc. RNDr. Ondřej Čadek, CSc.† Klíčová slova: Stokes-Fourier systém, Vol'ný povrch, Konečné diferencie Abstrakt Táto práca sa zaoberá modelovaním povrchových deformácií a termálnej konvekcie v rotujúcom l'adovom mesiaci. Systém riadiacich rovníc, ktoré odvodíme z obecných zákonov zachovania, riešime nume- ricky pomocou metódy konečných diferencií na posunutých siet'ach. Vol'ný povrch chápeme ako implicitne popísané rozhranie medzi me- siacom a takmer nehmotným médiom s rádovo menšou viskozitou ako l'ad. Vytvoríme numerickú metódu schopnú sledovat' deformovaný po- vrch. Numerickú metódu aplikujeme na príklady s teplotne závislou viskozitou. ∗ Matematický ústav UK, Matemeticko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Česká republika. miroslav.kuchta@gmail.com † Katedra geofyziky, Matemeticko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Česká republika. oc@karel.troja.mff.cuni.cz 1
|
|
|
Alternative mathematical notation and its applications in calculus
Marian, Jakub ; Pick, Luboš (vedoucí práce) ; Zahradník, Miloš (oponent)
Práce zkoumá možnosti formalizace klasických pojmů matematické analýzy bez použití proměnných. Za tímto účelem vytváří nový matematický "jazyk", jenž je schopen popsat všechny klasické výpočty v matematické analýze (přesněji výpočty limit, konečných diferencí, jednorozměrných derivací a určitých a neurčitých inte- grálů) bez použití proměnných. Výpočty zapsané v tomto "jazyce" obsahují pouze symboly funkcí (a jsou tedy zcela rigorózní a nedávají prostor k vágnímu výkladu použitých symbolů). Obecně jsou také výrazně kratší a matematicky průhlednější než jejich tradiční verze (např. při výpočtech integrálů není potřeba zavádět žádné nové symboly a určitý integrál je formalizován tak, že všechna pravidla pro výpočet neurčitých integrálů (včetně "substitučních" pravidel) jsou přímo přenosná na pří- pad určitých integrálů. Práce také formalizuje Landauovu o-notaci způsobem, díky němuž je možné provádět s ní výpočty limit zcela rigorózním způsobem. 1
|
|
|
Termální konvekce s volným povrchem v rotujícím ledovém měsíci
Kuchta, Miroslav ; Čadek, Ondřej (vedoucí práce) ; Málek, Josef (oponent)
Termální konvekce s volným povrchem v rotujícím ledovém měsíci Diplomová práce author: Miroslav Kuchta∗ školitel: Doc. RNDr. Ondřej Čadek, CSc.† Klíčová slova: Stokes-Fourier systém, Vol'ný povrch, Konečné diferencie Abstrakt Táto práca sa zaoberá modelovaním povrchových deformácií a termálnej konvekcie v rotujúcom l'adovom mesiaci. Systém riadiacich rovníc, ktoré odvodíme z obecných zákonov zachovania, riešime nume- ricky pomocou metódy konečných diferencií na posunutých siet'ach. Vol'ný povrch chápeme ako implicitne popísané rozhranie medzi me- siacom a takmer nehmotným médiom s rádovo menšou viskozitou ako l'ad. Vytvoríme numerickú metódu schopnú sledovat' deformovaný po- vrch. Numerickú metódu aplikujeme na príklady s teplotne závislou viskozitou. ∗ Matematický ústav UK, Matemeticko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Česká republika. miroslav.kuchta@gmail.com † Katedra geofyziky, Matemeticko-fyzikální fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Česká republika. oc@karel.troja.mff.cuni.cz 1
|
host ::
RSS.