Implementace metody FEM-FCT pro nestacionární rovnice konvekce-difúze

Abstract

Cílem této práce je implementace a testování metody FEM-FCT (finite element method flux corrected transport) pro časově závislou rovnici kon- vekce-difúze-reakce s malým difúzním parametrem. Tato metoda spočívá v modi- fikaci algebraické rovnice získané galerkinovskou diskretizací takovým způsobem, aby byly potlačeny nefyzikální oscilace a zároveň se řešení příliš nezhlazovalo. V práci čtenáře nejprve uvedeme do problematiky hledání řešení rovnice kon- vekce-difúze-reakce. Dále v práci nalezneme stručný úvod do metody konečných prvků a použití metody konečných prvků k diskretizaci rovnice konvekce-difúze- -reakce. Následně odvodíme potřebné vztahy pro implementaci metody FEM- -FCT a uvedeme numerické výsledky prezentované na příkladě rotujících těles. 1

The aim of this work is the implementation and the testing of the fi- nite element method flux corrected transport (FEM-FCT) for an evolutionary convection-diffusion-reaction equation with small diffusion parameter. The basic idea of this method lies in modification of algebraic equation which is obtained from the Galerkin finite element method in order to suppress spurious oscillations and not to smear the solution considerably. In the first section of this work we in- troduce the problem of solving a convection-diffusion-reaction equation. The next section is devoted to a short introduction of the finite element method and we pro- vide the Galerkin finite element formulation of the convection-diffusion-reaction problem. Afterward we derive formulae, which are necessary for implementation FEM-FCT method. In the last section we present numerical results, which are studied at body rotation problem. 1