Numerical Simulation of Shock Waves and Nonlinear PDE

Like dokumenter
Level Set methods. Sandra Allaart-Bruin. Level Set methods p.1/24

Hvor mye praktisk kunnskap har du tilegnet deg på dette emnet? (1 = ingen, 5 = mye)

NO X -chemistry modeling for coal/biomass CFD

FYSMEK1110 Eksamensverksted 23. Mai :15-18:00 Oppgave 1 (maks. 45 minutt)

Graphs similar to strongly regular graphs

Splitting the differential Riccati equation

SVM and Complementary Slackness

TFY4170 Fysikk 2 Justin Wells

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

Barn med svake matematiske ferdigheter i barnehagealder resultater fra Stavangerprosjektet

UNIVERSITETET I OSLO

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

IN 211 Programmeringsspråk. Dokumentasjon. Hvorfor skrive dokumentasjon? For hvem? «Lesbar programmering» Ark 1 av 11

MA2501 Numerical methods

Stationary Phase Monte Carlo Methods

Interaction between GPs and hospitals: The effect of cooperation initiatives on GPs satisfaction

Generalization of age-structured models in theory and practice

Exam in Quantum Mechanics (phys201), 2010, Allowed: Calculator, standard formula book and up to 5 pages of own handwritten notes.

Ole Isak Eira Masters student Arctic agriculture and environmental management. University of Tromsø Sami University College

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Slope-Intercept Formula

TMA4329 Intro til vitensk. beregn. V2017

Unit Relational Algebra 1 1. Relational Algebra 1. Unit 3.3

Mathematics 114Q Integration Practice Problems SOLUTIONS. = 1 8 (x2 +5x) 8 + C. [u = x 2 +5x] = 1 11 (3 x)11 + C. [u =3 x] = 2 (7x + 9)3/2

Second Order ODE's (2P) Young Won Lim 7/1/14

SCE1106 Control Theory

ECON3120/4120 Mathematics 2, spring 2004 Problem solutions for the seminar on 5 May Old exam problems

Emneevaluering GEOV272 V17

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

UNIVERSITETET I OSLO

EN Skriving for kommunikasjon og tenkning

Bostøttesamling

Universitetet i Bergen Det matematisk-naturvitenskapelige fakultet Eksamen i emnet Mat131 - Differensiallikningar I Onsdag 25. mai 2016, kl.

Rotation-driven Magnetohydrodynamic Flow Using Local Ensemble Transform Kalman Filtering

Information search for the research protocol in IIC/IID

Institutt for biovitenskap

FASMED: Grafisk framstilling og misoppfatninger. Tirsdag 24.februar 2015 Bente Østigård

Lax-par, differensialligninger og solitoner

Merak Un-glazed Porcelain Wall and Floor Tiles

UNIVERSITY OF OSLO DEPARTMENT OF ECONOMICS

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Maple Basics. K. Cooper

Han Ola of Han Per: A Norwegian-American Comic Strip/En Norsk-amerikansk tegneserie (Skrifter. Serie B, LXIX)

// Translation // KLART SVAR «Free-Range Employees»

TEKSTER PH.D.-VEILEDERE FREMDRIFTSRAPPORTERING DISTRIBUSJONS-E-POST TIL ALLE AKTUELLE VEILEDERE:

THE MONTH THE DISCIPLINE OF PRESSING

Neural Network. Sensors Sorter

Hvordan føre reiseregninger i Unit4 Business World Forfatter:

Examination paper for SØK2009 International Macroeconomics

Databases 1. Extended Relational Algebra

Lattice Simulations of Preheating. Gary Felder KITP February 2008

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

M A M M estre A mbisiøs M atematikkundervisning. Novemberkonferansen 2015

pnvdb Documentation Release Jan Tore Kyrdalen

Sterk global konkurranse, raske teknologiskift og det grønne skiftet utfordrer dagens løsninger og produksjonsmetoder.

Guidance. CBEST, CSET, Middle Level Credential

Dynamic Programming Longest Common Subsequence. Class 27

Improving Customer Relationships

Uke 5. Magnus Li INF /

Lære å tenke effektiv bruk av både CPU og minne når vi utvikler programvare. TOD 063: Datastrukturer og algoritmer, Kap.2

FIRST LEGO League. Härnösand 2012

Risikokultur grunnmuren i risikostyring

Elektronisk innlevering/electronic solution for submission:

On the uniqueness of vanishing viscosity solutions for Riemann problems for polymer flooding

PARABOLSPEIL. Still deg bak krysset

LUFTDYKTIGHETSP ABUD

Eksamensoppgave i TMA4320 Introduksjon til vitenskapelige beregninger

The Future of Academic Libraries the Road Ahead. Roy Gundersen

Perpetuum (im)mobile

Speed Racer Theme. Theme Music: Cartoon: Charles Schultz / Jef Mallett Peanuts / Frazz. September 9, 2011 Physics 131 Prof. E. F.

TEKSTER PH.D.-KANDIDATER FREMDRIFTSRAPPORTERING

Eksamen i TFY4230 STATISTISK FYSIKK Onsdag 21. desember, :00 19:00

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

PATIENCE TÅLMODIGHET. Is the ability to wait for something. Det trenger vi når vi må vente på noe

Lipschitz Metrics for Non-smooth evolutions

The internet of Health

stjerneponcho for voksne star poncho for grown ups

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Oppgave 1a Definer følgende begreper: Nøkkel, supernøkkel og funksjonell avhengighet.

Moving Objects. We need to move our objects in 3D space.

SIKKERHET OG TILLIT FRA ET TVERRFAGLIG PERSPEKTIV

Øystein Haugen, Professor, Computer Science MASTER THESES Professor Øystein Haugen, room D

Designed Sounds - File Name Size

EKSAMENSOPPGAVE I FAG TKP 4105

Geometriske begrepers doble natur. Frode RønningR Voss

Marmi Plus One. Sleek, Essential, Stunning

Ringvorlesung Biophysik 2016

Sitronelement. Materiell: Sitroner Galvaniserte spiker Blank kobbertråd. Press inn i sitronen en galvanisert spiker og en kobbertråd.

Multimedia in Teacher Training (and Education)

Estimating Peer Similarity using. Yuval Shavitt, Ela Weinsberg, Udi Weinsberg Tel-Aviv University

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

Hybrid Monte Carlo methods in computational finance Dissertation defense

Oppgave. føden)? i tråd med

Tunge kjøretøyers effekt på vegens levetid

Den europeiske byggenæringen blir digital. hva skjer i Europa? Steen Sunesen Oslo,

Den som gjør godt, er av Gud (Multilingual Edition)

Horisont 2020 EUs forsknings- og innovasjonsprogram. Brussel, 6. oktober 2014 Yngve Foss, leder, Forskningsrådets Brusselkontor

IN1900 Bonus lecture

UNIVERSITETET I OSLO ØKONOMISK INSTITUTT

NORSI Norwegian Research School in Innovation, PING Program for Innovation and Growth

Transkript:

Numerical Simulation of Shock Waves and Nonlinear PDE Kenneth H. Karlsen (CMA)

Partial differential equations A partial differential equation (PDE for short) is an equation involving functions and their partial derivatives

Partial differential equations A partial differential equation (PDE for short) is an equation involving functions and their partial derivatives

Partial differential equations A nonlinear PDE is a nonlinear equation involving functions and their partial derivatives

Example (traffic flow)

Example (traffic flow)

Example (traffic flow)

Example (traffic flow) x=a x=b

Example (traffic flow) x=a Number of cars on the interval [a,b]: x=b

Example (traffic flow) x=a Number of cars on the interval [a,b]: x=b Number of cars on the interval [a,b] is conserved:

Example (traffic flow) x=a Number of cars on the interval [a,b]: x=b Number of cars on the interval [a,b] is conserved:

Example (traffic flow) x=a Number of cars on the interval [a,b]: x=b Number of cars on the interval [a,b] is conserved:

Example (traffic flow) Experiments reveal x=a Number of cars on the interval [a,b]: This yields nonlinear PDE Number of cars on the interval [a,b] is conserved: x=b

Example (Burgers): Example (Buckley-Leverett):

Properties of conservation laws

Properties of conservation laws 1. Classical solutions become multivalued (discontinuous) in finite time - blow up

Properties of conservation laws 1. Classical solutions become multivalued (discontinuous) in finite time - blow up 2. To define the solution after the blow up time we need to work with weak solutions

Properties of conservation laws 1. Classical solutions become multivalued (discontinuous) in finite time - blow up 2. To define the solution after the blow up time we need to work with weak solutions 3. Weak solutions are not unique

Properties of conservation laws 1. Classical solutions become multivalued (discontinuous) in finite time - blow up 2. To define the solution after the blow up time we need to work with weak solutions 3. Weak solutions are not unique 4. Additional conditions are needed to restore uniqueness - entropy conditions

Multivalued solutions

Correct (entropy) solution:

Hva er oppgaven?

Hva er oppgaven? Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover.

Hva er oppgaven? Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. Sette seg inn i noe matematisk / numerisk teori for konserveringslover (blow-up, svake løsninger, entropi)

Hva er oppgaven? Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. Sette seg inn i noe matematisk / numerisk teori for konserveringslover (blow-up, svake løsninger, entropi) Bruk teorien til å forklare de numeriske observasjonene

Hva er oppgaven? Oppstrømskjema for Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. 1. Hva Sette skjer seg dersom inn i noe CFL matematisk ikke er oppfylt. / numerisk teori for 2. Hva konserveringslover skjer dersom (blow-up, svake løsninger, entropi) 3. Hva Bruk skjer teorien dersom til å forklare de numeriske observasjonene CFL condition

Gridding Oppstrømskjema av område: for Hva er oppgaven? Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. 1. Hva Sette skjer seg dersom inn i noe CFL matematisk ikke er oppfylt. / numerisk teori for 2. Hva konserveringslover skjer dersom (blow-up, svake løsninger, entropi) 3. Hva Bruk skjer teorien dersom til å forklare de numeriske observasjonene CFL condition

Hva er oppgaven? Oppstrømskjema for Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. 1. Hva Sette skjer seg dersom inn i noe CFL matematisk ikke er oppfylt. / numerisk teori for 2. Hva konserveringslover skjer dersom (blow-up, svake løsninger, entropi) 3. Hva Bruk skjer teorien dersom til å forklare de numeriske observasjonene CFL condition

Hva er oppgaven? Lax-Friedrichs skjema for Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. Sette seg inn i noe matematisk / numerisk teori for konserveringslover (blow-up, svake løsninger, entropi) Bruk teorien til å forklare de numeriske observasjonene

Hva er oppgaven? Lax-Wendroff skjema for Implementer 3 numeriske metoder i matlab; Bruk disse til å studere kvalitative egenskaper ved konserveringslover. Sette seg inn i noe matematisk / numerisk teori for konserveringslover (blow-up, svake løsninger, entropi) Bruk teorien til å forklare de numeriske observasjonene

Litteratur H. Holden and N. H. Risebro. Front tracking for hyperbolic conservation laws, volume 152 of Applied Mathematical Sciences. Springer-Verlag, New York, 2002. R. J. LeVeque. Finite volume methods for hyperbolic problems. Cambridge Texts in Applied Mathematics. Cambridge University Press, Cambridge, 2002. A. Tveito and R. Winther. Introduction to partial differential equations, volume 29 of Texts in Applied Mathematics. Springer-Verlag, New York, 1998.

F/A-18 Hornet creates a shock wave as it breaks the sound barrier July 7 1999. The shock wave is visible as a large cloud of condensation formed by the cooling of the air. A smaller shock wave can be seen forming on top of the canopy. An example of a shock wave The Sight of Sound Source: US Department of Defense