Adaptive Time-stepping Schemes for the Solution of the Poisson-Nernst-Planck Equations
Pourquoi ce travail est dans la base
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Notice bibliographique
Résumé
The Poisson-Nernst-Planck equations with generalized Frumkin-Butler-Volmer boundary conditions (PNP-FBV) describe ion transport with Faradaic reactions, and have applications in a number of fields. In this article, we develop an adaptive time-stepping scheme for the solution of the PNP-FBV equations based on two time-stepping methods: a fully implicit (BDF2) method, and an implicit-explicit (SBDF2) method. We present simulations under both current and voltage boundary conditions and demonstrate the ability to simulate a large range of parameters, including any value of the singular perturbation parameter $ε$. When the underlying dynamics is one that would have the solutions converge to a steady-state solution, we observe that the adaptive time-stepper based on the SBDF2 method produces solutions that ``nearly'' converge to the steady state and that, simultaneously, the time-step sizes stabilize to a limiting size $dt_\infty$. In the companion to this article \cite{YPD_Part2}, we linearize the SBDF2 scheme about the steady-state solution and demonstrate that the linearized scheme is conditionally stable. This conditional stability is the cause of the adaptive time-stepper's behaviour. While the adaptive time-stepper based on the fully-implicit (BDF2) method is not subject to such time-step constraints, the required nonlinear solve yields run times that are significantly longer.
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Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle