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Dissertation
Time Discretization of the SST-generalized Navier-Stokes Equations: Positive and Negative Results
(2014-11-28)
In the theory of the Navier-Stokes equations, the proofs of some basic known results, like for example the uniqueness of solutions to the stationary Navier-Stokes equations under smallness assumptions on the data or the stability of certain time discretization schemes, actually only use a small range of properties and are therefore valid in a more general context. This observation leads us to introduce the concept of SST spaces, a generalization of the functional setting for the Navier-Stokes equations. It allows us ...
Dissertation
Nichtüberlappende Gebietszerlegungsmethoden für lineare und quasilineare (monotone und nichtmonotone) Probleme
(2009-12-15)
In dieser Arbeit werden nichtüberlappende Gebietszerlegungsmethoden einerseits hinsichtlich der zu lösenden Problemklassen verallgemeinert und andererseits in bisher nicht untersuchten Kontexten betrachtet. Dabei stehen funktionalanalytische Untersuchungen zur Wohldefiniertheit, eindeutigen Lösbarkeit und Konvergenz im Vordergrund.
Im ersten Teil werden lineare elliptische Dirichlet-Randwertprobleme behandelt, wobei neben Problemen mit dominantem Hauptteil auch solche mit singulärer Störung desselben, wie konvektions- ...
Dissertation
Zur Potentialtheorie des Oseen-Systems
(2017-02-27)
Die aus der Hydrodynamik bekannten dreidimensionalen Gleichungen von Oseen stellen ein mathematisches Modell der Strömung von inkompressiblen Flüssigkeiten und Gasen im stationären Gleichgewicht dar. Sie entstehen bei der Linearisierung des konvektiven Termes u · ∇u um einen von Null verschiedenen konstanten Vektor u = u_∞ = (κ, 0, 0), der die Geschwindigkeit der Strömung im Unendlichen repräsentiert. Man erhält damit aus den stationären nichtlinearen Navier-Stokes-Gleichungen die so genannten Oseen-Gleichungen in ...
Dissertation
Automatic computation of continued fraction representations as solutions of explicit differential equations
(2019)
The main focus of this thesis is to present a variation of an algorithm first presented by Maulat and Salvy, with which it is possible to algorithmically guess as well as prove continued fraction expansions of analytical expressions with the help of ordinary differential equations.
Dissertation
Aspekte der linearen Minimax-Schätzung
(FB 17, Mathematik/Informatik, Angewandte Mathematik, Analysis und Angewandte Mathematik, 2004-07-14)
Es werde das lineare Regressionsmodell y = X b + e mit den ueblichen Bedingungen betrachtet. Weiter werde angenommen, dass der Parametervektor aus einem Ellipsoid stammt. Ein optimaler Schaetzer fuer den Parametervektor ist durch den Minimax-Schaetzer gegeben. Nach der entscheidungstheoretischen Formulierung des Minimax-Schaetzproblems werden mit dem Bayesschen Ansatz, Spektralen Methoden und der Darstellung von Hoffmann und Laeuter Wege zur Bestimmung des Minimax- Schaetzers dargestellt und in Beziehung gebracht. ...
Dissertation
Development of a Preconditioning Scheme for Real Gases using Asymptotic Expansions
(2022)
Bei der Beschreibung von Strömungen wird klassischerweise zwischen inkompressiblen und kompressiblen Bereichen unterschieden. Während inkompressible Strömungen durch ein divergenzfreies Geschwindigkeitsfeld charakterisiert werden, sind kompressible Strömungsfelder durch Expansionsfächer, Kontaktunstetigkeiten und Stoßwellen gekennzeichnet. Die beiden Bereiche werden damit durch stark unterschiedliche Systeme partieller Differentialgleichungen beschrieben. Diese Unterscheidung zeigt sich auch in der numerischen ...
Dissertation
Optimal control of a rate-independent system constrained to parameterized balanced viscosity solutions
(2022)
In this dissertation, we analyze an optimal control problem governed by a rate-independent system in an abstract infinite-dimensional setting. The rate-independent system is characterized by a nonconvex stored energy functional, which depends on time via a time-dependent external loading, and by a convex dissipation potential, which is assumed to be bounded and positively homogeneous of degree one.
The optimal control problem uses the external load as control variable and is constrained to normalized ...
Dissertation
Modeling of human vitreous as viscoelastic fluid considering the orientation of collagen fibers
(2021-11)
For the most common treatment of retinal diseases worldwide by drug distribution in the human vitreous we developed the mathematical model of the vitreous. Compare to previous works we focus on the vitreous as a viscoelastic fluid including its heterogeneous property due to the orientation of collagen fibers. By using the incompressible viscoelastic Burgers-type model based on experimental data as the specific constitutive equation in the setting of continuum mechanics we considered its non-Newtonian nature. This ...
Habilitation
Numerical Methods for Fluid Flow: High Order SBP Schemes, IMEX Advection-Diffusion Splitting and Positivity Preservation for Production-Destruction PDEs
(2021-01)
The current demands regarding the numerical simulation of fluid flow often require highly accurate computations to obtain a detailed resolution of the occurring physical phenomena. The basic concept for the construction of a fluid solver is to transfer the physical model into a numerical scheme which complies with the underlying physical principles such as conservation and balances of certain quantities. In addition, the numerical methods are required to be stable and efficient. Again, stability is often determined ...
Dissertation
Mathematical Modelling and Adaptive Finite Element Simulation of Viscoelastic Fluid-Structure Interaction Systems and Chemical Processes with Applications to Ophthalmology
(2023)
The aim of this thesis is the numerical analysis of nonlinear coupled partial differential equations and their application to ophthalmology. Firstly, we consider fluid-structure interaction problems where the fluid is either Newtonian or viscoelastic. The structure is modelled as a hyperelastic material. The application to ophthalmology lies in the interaction of the vitreous with its surrounding elastic structures like the sclera and the lens. The underlying flow in the vitreous is modelled by a viscoelastic Burgers ...