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

2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/math13182979
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.