uu.seUppsala universitets publikasjoner
Endre søk
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Efficient Simulation of Wave Phenomena
Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Avdelningen för beräkningsvetenskap. Uppsala universitet, Teknisk-naturvetenskapliga vetenskapsområdet, Matematisk-datavetenskapliga sektionen, Institutionen för informationsteknologi, Numerisk analys.
2017 (engelsk)Doktoravhandling, med artikler (Annet vitenskapelig)
Abstract [en]

Wave phenomena appear in many fields of science such as acoustics, geophysics, and quantum mechanics. They can often be described by partial differential equations (PDEs). As PDEs typically are too difficult to solve by hand, the only option is to compute approximate solutions by implementing numerical methods on computers. Ideally, the numerical methods should produce accurate solutions at low computational cost. For wave propagation problems, high-order finite difference methods are known to be computationally cheap, but historically it has been difficult to construct stable methods. Thus, they have not been guaranteed to produce reasonable results.

In this thesis we consider finite difference methods on summation-by-parts (SBP) form. To impose boundary and interface conditions we use the simultaneous approximation term (SAT) method. The SBP-SAT technique is designed such that the numerical solution mimics the energy estimates satisfied by the true solution. Hence, SBP-SAT schemes are energy-stable by construction and guaranteed to converge to the true solution of well-posed linear PDE. The SBP-SAT framework provides a means to derive high-order methods without jeopardizing stability. Thus, they overcome most of the drawbacks historically associated with finite difference methods.

This thesis consists of three parts. The first part is devoted to improving existing SBP-SAT methods. In Papers I and II, we derive schemes with improved accuracy compared to standard schemes. In Paper III, we present an embedded boundary method that makes it easier to cope with complex geometries. The second part of the thesis shows how to apply the SBP-SAT method to wave propagation problems in acoustics (Paper IV) and quantum mechanics (Papers V and VI). The third part of the thesis, consisting of Paper VII, presents an efficient, fully explicit time-integration scheme well suited for locally refined meshes.

sted, utgiver, år, opplag, sider
Uppsala: Acta Universitatis Upsaliensis, 2017. , s. 42
Serie
Digital Comprehensive Summaries of Uppsala Dissertations from the Faculty of Science and Technology, ISSN 1651-6214 ; 1463
Emneord [en]
finite difference method, high-order accuracy, stability, summation by parts, simultaneous approximation term, quantum mechanics, Dirac equation, local time-stepping
HSV kategori
Forskningsprogram
Beräkningsvetenskap med inriktning mot numerisk analys
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:uu:diva-310124ISBN: 978-91-554-9777-4 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:uu-310124DiVA, id: diva2:1055093
Disputas
2017-02-10, Room 2446, ITC, Lägerhyddsvägen 2, Uppsala, 10:15 (engelsk)
Opponent
Veileder
Tilgjengelig fra: 2017-01-19 Laget: 2016-12-11 Sist oppdatert: 2017-01-25
Delarbeid
1. A solution to the stability issues with block norm summation by parts operators
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>A solution to the stability issues with block norm summation by parts operators
2013 (engelsk)Inngår i: Journal of Computational Physics, ISSN 0021-9991, E-ISSN 1090-2716, Vol. 253, s. 418-442Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-205418 (URN)10.1016/j.jcp.2013.07.013 (DOI)000323610500022 ()
Tilgjengelig fra: 2013-07-24 Laget: 2013-08-16 Sist oppdatert: 2017-12-06bibliografisk kontrollert
2. Optimal diagonal-norm SBP operators
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Optimal diagonal-norm SBP operators
2014 (engelsk)Inngår i: Journal of Computational Physics, ISSN 0021-9991, E-ISSN 1090-2716, Vol. 264, s. 91-111Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-215785 (URN)10.1016/j.jcp.2013.12.041 (DOI)000331717100005 ()
Tilgjengelig fra: 2014-01-15 Laget: 2014-01-16 Sist oppdatert: 2017-12-06bibliografisk kontrollert
3. A high-order accurate embedded boundary method for first order hyperbolic equations
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>A high-order accurate embedded boundary method for first order hyperbolic equations
2017 (engelsk)Inngår i: Journal of Computational Physics, ISSN 0021-9991, E-ISSN 1090-2716, Vol. 334, s. 255-279Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-310122 (URN)10.1016/j.jcp.2016.12.034 (DOI)000395210500015 ()
Tilgjengelig fra: 2016-12-28 Laget: 2016-12-11 Sist oppdatert: 2017-06-30bibliografisk kontrollert
4. Atmospheric sound propagation over large-scale irregular terrain
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Atmospheric sound propagation over large-scale irregular terrain
2014 (engelsk)Inngår i: Journal of Scientific Computing, ISSN 0885-7474, E-ISSN 1573-7691, Vol. 61, s. 369-397Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-218680 (URN)10.1007/s10915-014-9830-4 (DOI)000343215600007 ()
Tilgjengelig fra: 2014-02-14 Laget: 2014-02-14 Sist oppdatert: 2017-12-06bibliografisk kontrollert
5. High-fidelity numerical solution of the time-dependent Dirac equation
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>High-fidelity numerical solution of the time-dependent Dirac equation
2014 (engelsk)Inngår i: Journal of Computational Physics, ISSN 0021-9991, E-ISSN 1090-2716, Vol. 262, s. 86-103Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-215119 (URN)10.1016/j.jcp.2013.12.038 (DOI)000330955200006 ()
Tilgjengelig fra: 2014-01-09 Laget: 2014-01-10 Sist oppdatert: 2017-12-06bibliografisk kontrollert
6. Realization of adiabatic Aharonov–Bohm scattering with neutrons
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Realization of adiabatic Aharonov–Bohm scattering with neutrons
Vise andre…
2015 (engelsk)Inngår i: Physical Review A. Atomic, Molecular, and Optical Physics, ISSN 1050-2947, E-ISSN 1094-1622, Vol. 92, nr 5, s. 052108:1-5, artikkel-id 052108Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-246721 (URN)10.1103/PhysRevA.92.052108 (DOI)000364468300002 ()
Forskningsfinansiär
Swedish Research Council, D0413201
Tilgjengelig fra: 2015-11-12 Laget: 2015-03-09 Sist oppdatert: 2017-12-04bibliografisk kontrollert
7. Multilevel local time-stepping methods of Runge–Kutta-type for wave equations
Åpne denne publikasjonen i ny fane eller vindu >>Multilevel local time-stepping methods of Runge–Kutta-type for wave equations
2017 (engelsk)Inngår i: SIAM Journal on Scientific Computing, ISSN 1064-8275, E-ISSN 1095-7197, Vol. 39, s. A2020-A2048Artikkel i tidsskrift (Fagfellevurdert) Published
HSV kategori
Identifikatorer
urn:nbn:se:uu:diva-310123 (URN)10.1137/16M1084407 (DOI)000415797300064 ()
Tilgjengelig fra: 2017-09-14 Laget: 2016-12-11 Sist oppdatert: 2018-03-02bibliografisk kontrollert

Open Access i DiVA

fulltext(494 kB)271 nedlastinger
Filinformasjon
Fil FULLTEXT01.pdfFilstørrelse 494 kBChecksum SHA-512
fdb2cba0ac033f689e51538566db160cd4fe3171be16520aac7fd91eaa7a24f1ecca6dbe7616a8bffca0433606d3d7031f673eff848f863e809600d468144008
Type fulltextMimetype application/pdf
Kjøp publikasjonen >>

Personposter BETA

Almquist, Martin

Søk i DiVA

Av forfatter/redaktør
Almquist, Martin
Av organisasjonen

Søk utenfor DiVA

GoogleGoogle Scholar
Totalt: 271 nedlastinger
Antall nedlastinger er summen av alle nedlastinger av alle fulltekster. Det kan for eksempel være tidligere versjoner som er ikke lenger tilgjengelige

isbn
urn-nbn

Altmetric

isbn
urn-nbn
Totalt: 1990 treff
RefereraExporteraLink to record
Permanent link

Direct link
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Annet format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annet språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf