Computational Performance Optimization in Solving Singular Boundary Value Problems: A Comparative Study of Finite Difference and Collocation Methods
سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 13
فایل این مقاله در 19 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد
- صدور گواهی نمایه سازی
- من نویسنده این مقاله هستم
استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:
شناسه ملی سند علمی:
JR_COAM-11-2_010
تاریخ نمایه سازی: 13 خرداد 1405
چکیده مقاله:
This paper presents a systematic comparative study of two widely used numerical solvers --- HOFiD_bvp (high-order finite difference scheme) and bvp۴c (collocation-based) --- for solving singular second-order ordinary differential equations (ODEs) with first-kind (regular) boundary singularities. Four representative benchmark problems drawn from fluid dynamics, materials science, and radially symmetric diffusion models are used to evaluate solver performance across key metrics: maximum residual, maximum error, mesh point count, and ODE/BC function call counts. Results show that HOFiD_bvp consistently achieves lower residuals and errors with fewer function evaluations, making it computationally more efficient. Conversely, bvp۴c demonstrates superior robustness for nonlinear singular problems and offers better adaptive mesh refinement capabilities. These findings provide practical guidance for selecting the appropriate numerical technique in applied science and engineering contexts, with implications for optimization of computational simulation workflows.
کلیدواژه ها:
Singular boundary value problem ، Computational performance optimization ، Finite difference method ، Collocation method ، Adaptive mesh refinement
نویسندگان
Saad Qasim Abbas
Department of Medical Instruments Engineering Techniques, University of Bilad Alrafidain, Iraq
Wasan Saad Ahmed
Computer Science Department, University of Diyala, Iraq
مراجع و منابع این مقاله:
لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :