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Título : Simulación numérica de la ecuación Lighthill-Whitham-Richards por medio del método de diferencias finitas
Autor : Paredes Fonseca, Andrea Belén
Director(es): Pozo Valdiviezo, Alex Eduardo
Tribunal (Tesis): Palacios Robalino, María de Lourdes
Palabras claves : ESQUEMAS EN DIFERENCIAS FINITAS;ESQUEMA FORWARD TIME BACKWARDSPACE;ESQUEMA DUFORT FRANKEL;ECUACIÓN LIGHTHILL WHITHAM RICHARDS;PYTHON (LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN)
Fecha de publicación : 13-may-2024
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Paredes Fonseca, Andrea Belén. (2024). Simulación numérica de la ecuación Lighthill-Whitham-Richards por medio del método de diferencias finitas. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Identificador : UDCTFC;76T00092
Abstract : The Mathematics Program at Escuela Superior Politécnica de Chimborazo (ESPOCH) presents a significant gap in its curriculum plan regarding the study and implementation of numerical methods to solve partial differential equations. Consequently, students within the Mathematics Program lack resources that explain how applied mathematics can be used to address real-world problems across various domains of knowledge. Moreover, there are insufficient documents addressing mathematical models related to vehicular traffic flow. In response to this context, the present research work attempts to analyze the Lighthill-Whitham-Richards mathematical model and the DuFort-Frankel and FTBS finite difference schemes for simulating vehicular traffic flow through its implementation in Python. This study is intended to serve as a guide for the students of the Mathematics Degree at ESPOCH, facilitating their understanding of the discretization process of partial differential equations by means of the finite difference method. To achieve this objective, a qualitative approach with a descriptive scope and a documentary research design was employed. This approach allowed to establish relevant conditions for the stability of both finite difference schemes. The results obtained include a comparison of the LWR equation solution using both the FTBS and DuFort-Frankel schemes.
Resumen : La Carrera de Matemática de la ESPOCH, presenta una brecha en el plan de estudios en cuanto al estudio y la implementación de métodos numéricos para resolver ecuaciones diferenciales parciales. En tal virtud, los estudiantes de la Carrera de Matemáticas carecen de recursos que expliquen cómo la matemática aplicada puede resolver problemas reales en diversas áreas del conocimiento. Específicamente, existe una falta de documentos que aborden modelos matemáticos asociados al flujo de tráfico vehicular. Bajo este contexto, se presenta el siguiente trabajo de titulación con el objetivo de analizar el modelo matemático Lighthill-Whitham-Richards y los esquemas en diferencias finitas DuFort-Frankel y FTBS para una simulación del flujo de tráfico vehicular mediante su implementación en Python. De forma que, este trabajo sirva como guía para los estudiantes de la Carrera de Matemática de la ESPOCH, para comprender el proceso de discretización de ecuaciones diferenciales parciales por medio de método de diferencias finitas. Para ello, se trabajó bajo un enfoque cualitativo, con alcance descriptivo y un diseño de investigación documental. Permitiendo así llegar a establecer las condiciones pertinentes para la estabilidad de ambos esquemas en diferencias finitas. Y obteniendo como resultados la comparación de la solución de la ecuación LWR con la resolución tanto del esquema FTBS como DuFort-Frankel.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/22764
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