Аннотация:
This work is devoted to the numerical analysis of small flow disturbances, i.e. velocity and pressure deviations from the steady state, in ducts of constant cross sections. The main emphasis is put on the disturbances causing the most kinetic energy density growth, the so-called optimal disturbances, whose knowledge is important in laminar-turbulent transition and robust flow control investigations. Numerically, this amounts to computing the maximum amplification of the 2-norm of a matrix exponential $\exp\{tS\}$ for a square matrix $S$ at $t\geq0$. To speed up the computations, we propose a new algorithm based on low-rank approximations of the matrix exponential and prove that it computes the desired amplification with a given accuracy. We discuss its implementation and demonstrate its efficiency by means of numerical experiments with a duct of square cross section.
Образец цитирования:
A. V. Boiko, Yu. M. Nechepurenko, M. Sadkane, “Fast computation of optimal disturbances for duct flows with a given accuracy”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 50:11 (2010), 2017–2027; Comput. Math. Math. Phys., 50:11 (2010), 1914–1924
\RBibitem{BoiNecSad10}
\by A.~V.~Boiko, Yu.~M.~Nechepurenko, M.~Sadkane
\paper Fast computation of optimal disturbances for duct flows with a given accuracy
\jour Ж. вычисл. матем. и матем. физ.
\yr 2010
\vol 50
\issue 11
\pages 2017--2027
\mathnet{http://mi.mathnet.ru/zvmmf4969}
\transl
\jour Comput. Math. Math. Phys.
\yr 2010
\vol 50
\issue 11
\pages 1914--1924
\crossref{https://doi.org/10.1134/S096554251011014X}
\scopus{https://www.scopus.com/record/display.url?origin=inward&eid=2-s2.0-78649802097}
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/zvmmf4969
https://www.mathnet.ru/rus/zvmmf/v50/i11/p2017
Эта публикация цитируется в следующих 9 статьяx:
G. A. Bocharov, Yu. M. Nechepurenko, M. Yu. Khristichenko, D. S. Grebennikov, “Optimal Perturbations of Systems with Delayed Independent Variables for Control of Dynamics of Infectious Diseases Based on Multicomponent Actions”, J Math Sci, 253:5 (2021), 618
Ю. М. Нечепуренко, М. Ю. Христиченко, “Вычисление оптимальных возмущений для систем с запаздыванием”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 59:5 (2019), 775–791; Yu. M. Nechepurenko, M. Yu. Khristichenko, “Computation of optimal disturbances for delay systems”, Comput. Math. Math. Phys., 59:5 (2019), 731–746
А. В. Бойко, К. В. Демьянко, Ю. М. Нечепуренко, “Численный анализ пространственной гидродинамической устойчивости сдвиговых течений в каналах постоянного сечения”, Ж. вычисл. матем. и матем. физ., 58:5 (2018), 726–740; A. V. Boiko, K. V. Demyanko, Yu. M. Nechepurenko, “Numerical analysis of spatial hydrodynamic stability of shear flows in ducts of constant cross section”, Comput. Math. Math. Phys., 58:5 (2018), 700–713
Sadkane M., Sidje R.B., “An Alternating Maximization Method For Approximating the Hump of the Matrix Exponential”, Bit, 57:3 (2017), 609–628
Bocharov G.A., Nechepurenko Yu.M., Khristichenko M.Yu., Grebennikov D.S., “Maximum Response Perturbation-Based Control of Virus Infection Model With Time-Delays”, Russ. J. Numer. Anal. Math. Model, 32:5 (2017), 275–291
Г. А. Бочаров, Ю. М. Нечепуренко, М. Ю. Христиченко, Д. С. Гребенников, “Оптимальные возмущения систем с запаздывающим аргументом для управления динамикой инфекционных заболеваний на основе многокомпонентных воздействий”, Дифференциальные и функционально-дифференциальные уравнения, СМФН, 63, № 3, Российский университет дружбы народов, М., 2017, 392–417
Г. А. Бочаров, Ю. М. Нечепуренко, М. Ю. Христиченко, Д. С. Гребенников, “Управление моделями вирусных инфекций с запаздывающими переменными на основе оптимальных возмущений”, Препринты ИПМ им. М. В. Келдыша, 2017, 52–28 [G. A. Bocharov, Yu. M. Nechepurenko, M. Yu. Khristichenko, D. S. Grebennikov, “Control of models of virus infections with delayed variables, based on optimal disturbances”, Keldysh Institute preprints, 2017, 52–28]
Н. В. Клюшнев, “Высокопроизводительный анализ устойчивости поперечно-периодических течений жидкости и газа”, Матем. моделирование, 25:11 (2013), 111–120
A. V. Boiko, Yu. M. Nechepurenko, M. Sadkane, “Computing the maximum amplification of the solution norm of differential-algebraic systems”, Comput Math Model, 23:2 (2012), 216