Comparative Analysis of Numerical Methods for Solving 3D Continuation Problem for Wave Equation

2025

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/math13182979
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

In this paper, we develop the explicit finite difference method (FDM) to solve an ill-posed Cauchy problem for the 3D acoustic wave equation in a time domain with the data on a part of the boundary given (continuation problem) in a cube. FDM is one of the numerical methods used to compute the solutions of hyperbolic partial differential equations (PDEs) by discretizing the given domain into a finite number of regions and a consequent reduction in given PDEs into a system of linear algebraic equations (SLAE). We present a theory, and through Matlab Version: 9.14.0.2286388 (R2023a), we find an efficient solution of a dense system of equations by implementing the numerical solution of this approach using several iterative techniques. We extend the formulation of the Jacobi, Gauss–Seidel, and successive over-relaxation (SOR) iterative methods in solving the linear system for computational efficiency and for the properties of the convergence of the proposed method. Numerical experiments are conducted, and we compare the analytical solution and numerical solution for different time phenomena.