Обратная задача нестационарного течения несжимаемой жидкости в трубе с проницаемой стенкой

Бесплатный доступ

Рассматривается процесс нестационарного течения вязкой несжимаемой жидкости в трубе с проницаемой стенкой, описываемый нелинейной системой дифференциальных уравнений в частных производных в переменных скорость-давление. Эта система уравнений сводится к одному нелинейному уравнению параболического типа относительно скорости. В рамках полученной модели поставлена обратная задача по определению коэффициента проницаемости стенки трубы, зависящего лишь от временной переменной. При этом на выходе трубы задается дополнительное условие относительно давления жидкости. Построен разностный аналог поставленной коэффициентной обратной задачи с использованием конечно-разностных аппроксимаций. Для решения полученной разностной задачи предложено специальное представление, позволяющее на каждом дискретном значении временной переменной расщепить задачу на две взаимно независимые линейные разностные задачи второго порядка. В результате получена явная формула для определения приближенного значения коэффициента проницаемости стенки при каждом дискретном значении временной переменной. На основе предложенного вычислительного алгоритма были проведены численные эксперименты для модельных задач.

Еще

Нестационарное течение жидкости, труба с проницаемой стенкой, коэффициент проницаемости стенки трубы, коэффициентная обратная задача, разностная задача

Короткий адрес: https://sciup.org/147232837

IDR: 147232837   |   DOI: 10.14529/mmph200103

Список литературы Обратная задача нестационарного течения несжимаемой жидкости в трубе с проницаемой стенкой

  • Marshall, E.A. Flow of a Newtonian Fluid through a Permeable Tube: The application to the Proximal Renal Tubule / E.A. Marshall, E.A. Trowbridge // Bulletin of Mathematical Biology. - 1974. - Vol. 36, Iss. 5-6. - pp. 457-476.
  • Ross, S.M. A mathematical model of mass transport in a long permeable tube with radial convection / S.M. Ross // Journal of Fluid Mechanics. - 1974. - Vol. 63, Iss. 1. - P. 157-175.
  • Pozrikidis, C. Stokes flow through a permeable tube / C. Pozrikidis // Archive of Applied Mechanics. - 2010. - Vol. 80, Iss. 4. - P. 323-333.
  • Zhang, Q. Modeling Study on Fluid Flow in Horizontal Perforated Pipes with Wall Influx / Q. Zhang, Z. Wang // International Journal of Fluid Mechanics Research. - 2014. - Vol. 41, Iss. 6. - pp. 556-566.
  • Elshahed, M. Blood flow in capillary under starling hypothesis / M. Elshahed // Applied Mathematics and Computation. - 2004. - Vol. 149, Iss. 2. - pp. 431-439.
  • Muthu, P. Mathematical model of flow in renal tubules / P. Muthu, T. Berhane // International Journal of Applied Mathematics and Mechanics. - 2010. - Vol. 6, no. 20. - pp. 94-107.
  • Mariamma, N.K. Flow of a Newtonian Fluid in a Blood Vessel with Permeable Wall - A theoretical model / N.K. Mariamma, S.N. Majhi // Computers & Mathematics with Applications. - 2000. - Vol. 40, Iss. 12. - pp. 1419-1432.
  • Кабанихин, С.И. Обратные и некорректные задачи / С.И. Кабанихин. - Новосибирск: Сибирское Научное Издательство, 2009. - 457 с.
  • Самарский, А.А. Численные методы решения обратных задач математической физики / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. - М.: URSS, ЛКИ, 2014. - 478 с.
  • Vabishchevich, P.N. Computational algorithms for solving the coefficient inverse problem for parabolic equations / P.N. Vabishchevich, V.I. Vasil'ev // Inverse Problems in Science and Engineering. - 2016. - Vol. 24, Iss. 1. - pp. 42-59.
  • Gamzaev, Kh.M. Numerical Solution of Combined Inverse Problem for Generalized Burgers Equation / Kh.M. Gamzaev // Journal of Mathematical Sciences. - 2017. - Vol. 221, Iss. 6. - pp. 833-839.
Еще
Статья научная