Construction of difference discretizations in solving the adjoint problem for the passive admixture transport equation

Authors

UDC

519.63

DOI:

https://doi.org/10.31429/vestnik-20-3-74-79

Abstract

Based on the projection variant of the integro-interpolation method, a conservative monotone difference scheme for integrating the passive impurity transfer equation is presented. By summing the difference analogue of the integral identity in parts, a difference discretization consistent with the main transfer-diffusion problem for solving conjugate problems is obtained. It is shown that the proposed schemes and algorithms used in the procedures for integrating the main task can be used in the implementation of adjoint tasks.

Keywords:

difference discretization, monotone scheme, conjugate problem, variational assimilation

Acknowledgement

The work was carried out within the framework of the state task on the topic FNNN-2021-0005 "Complex interdisciplinary studies of oceanological processes that determine the functioning and evolution of ecosystems of the coastal zones of the Black and Azov Seas" (code "Coastal research").

Author Infos

Vladimir S. Kochergin

младший научный сотрудник отдела теории волн Федерального исследовательского центра «Морской гидрофизический институт РАН»

e-mail: vskocher@gmail.com

Sergey V. Kochergin

старший научный сотрудник отдела вычислительных технологий и математического моделирования Федерального исследовательского центра «Морской гидрофизический институт РАН»

e-mail: ko4ep@mail.ru

References

  1. Marchuk, G.I., Penenko, V.V., Application of optimization methods to the problem of mathematical simulation of atmospheric processes and environment. Marchuk, G.I. (ed.), Modelling and Optimization of Complex Systems. Proc. оf the IFIP-TC7 Working conf. New York, Springer, 1978, pp. 240–252.
  2. Пененко, В.В., Методы численного моделирования атмосферных процессов. Ленинград, Гидрометеоиздат, 1981. [Penenko, V.V., Metody chislennogo modelirovaniya atmosfernyx processov = Methods for numerical modeling of atmospheric processes. Leningrad, Gidrometeoizdat, 1981. (in Russian)]
  3. Лионс, Ж.Л., Оптимальное управление системами, описываемыми уравнениями с частными производными. Москва, Мир, 1972. [Lions, Zh.L., Optimalnoe upravlenie sistemami, opisyvaemymi uravneniyami s chastnymi proizvodnymi = Optimal control of systems described by partial differential equations. Moscow, Mir, 1972. (in Russian)]
  4. Лионс, Ж.Л., Управление сингулярными распределенными системами. Москва, Наука, 1987. [Lions, Zh.L., Upravlenie singulyarnymi raspredelennymi sistemami = Managing singular distributed systems. Moscow, Nauka, 1987. (in Russian)]
  5. Лионс, Ж.Л., Ценность. Сопряженная функция. Москва, Атомиздат, 1972. [Lions, Zh.L., Cennost. Sopryazhennaya funkciya = Value. Conjugate function. Moscow, Atomizdat, 1972. (in Russian)]
  6. Марчук, Г.И., Математическое моделирование в проблеме окружающей среды. Москва, Наука, 1982. \altbib{Marchuk, G.I., \emph{Matematicheskoe modelirovanie v probleme okruzhayu-shhej sredy = Mathematical modeling in environmental problems}. Moscow, Nauka, 1982. (in Russian)}
  7. Марчук, Г.И., Основные и сопряженные уравнения динамики атмосферы и океана. Метеорология и гидрология, 1974, № 2, с. 17–34. [Marchuk, G.I., Basic and conjugate equations of the dynamics of the atmosphere and ocean. Meteorologiya i gidrologiya = Meteorology and hydrology, 1974, no. 2, pp. 17–34. (in Russian)]
  8. Sklyar, S.N., A projective version of the integral-interpolation method and it's application for the discretization of the singular perturbation problems. Advanced Mathematics: Computations and Applications. Proc. of the International Conf. AMCA-95. Novosibirsk, NCC Pablisher, 1995, pp. 380–385.
  9. Еремеев, В.Н., Кочергин, В.П., Кочергин, С.В., Скляр, С.Н., Математическое моделирование гидродинамики глубоководных бассейнов. Севастополь, Экоси-Гидрофизика, 2002. [Eremeev, V.N., Kochergin, V.P., Kochergin, S.V., Sklyar, S.N., Matematicheskoe modelirovanie gidrodinamiki glubokovodnyh bassejnov = Mathematical modeling of hydrodynamics of deep-sea basins. Sevastopol, Ekosi-Gidrofizika, 2002. (in Russian)]
  10. Роуч, П., Вычислительная гидродинамика. Москва, Мир, 1980. [Roache, P.J., Vychislitel'naya gidrodinamika = Computational fluid dynamics. Moscow, Mir, 1980. (in Russian)]
  11. Самарский, А.А., Теория разностных схем. Москва, Наука, 1983. [Samarskiy, A.A., Teoriya raznostnyh skhem = Theory of difference schemes. Moscow, Nauka, 1983. (in Russian)]
  12. Булеев, Н.И., Тимухин, Г.И., О составлении разностных уравнений гидродинамики вязкой неоднородной среды. Численные методы механики сплошной среды, 1972, т. 3, № 4, с. 19–26. [Buleev, N.I., Timuhin, G.I., On the compilation of difference equations for the hydrodynamics of a viscous inhomogeneous medium. Chislennye metody mekhaniki sploshnoj sredy = Numerical methods of continuum mechanics, 1972, vol. 3, no. 4, pp. 19–26. (in Russian)]
  13. Булеев, Н.И., Пространственная модель турбулентного обмена. Москва, Наука, 1983. [Buleev, N.I., Prostranstvennaya model turbulentnogo obmena = Spatial model of turbulent exchange. Moscow, Nauka, 1983. (in Russian)]
  14. Ильин, А.М., Разностная схема для дифференциального уравнения с малым параметром при старшей производной. Математические заметки, 1969, т. 6, вып. 2, c. 237–248. [Ilyin, A.M., Difference scheme for a differential equation with a small parameter with the highest derivative. Matematicheskie zametki = Math Notes, 1969, vol. 6, no. 2, pp. 237–248. (in Russian)]
  15. Дулан, Э., Миллер, Дж., Шилдерс, У., Равномерные численные методы решения задач с пограничным слоем. Москва, Мир, 1983. [Doolan, E.P., Miller, J.J.H., Schilders, W.H.A. Ravnomernye chislennye metody resheniya zadach s pogranichnym sloem = Uniform numerical methods for solving problems with boundary layer. Moscow, Mir, 1983. (in Russian)]

Issue

Section

Mechanics

Pages

74-79

Submitted

2023-08-22

Published

2023-09-29

How to Cite

Kochergin V.S., Kochergin S.V. Construction of difference discretizations in solving the adjoint problem for the passive admixture transport equation. Ecological Bulletin of Research Centers of the Black Sea Economic Cooperation, 2023, vol. 20, no. 3, pp. 74-79. DOI: https://doi.org/10.31429/vestnik-20-3-74-79 (In Russian)