کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5471356 1519392 2017 16 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Numerical methods for a nonlinear reaction-diffusion system modelling a batch culture of biofilm
ترجمه فارسی عنوان
روش های عددی برای یک سیستم انتشار واکنش غیرخطی مدل سازی یک دسته ای از کودهای بیوفیلم
کلمات کلیدی
بیوفیلم ها، مدلهای پیوسته، معادلات واکنش غیرخطی، روشهای عددی، میلر نیکولسون،
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه سایر رشته های مهندسی مکانیک محاسباتی
چکیده انگلیسی
A biofilm is usually defined as a layer of bacterial cells anchored to a surface. These cells are embedded into a polymer matrix that keeps them attached to each other and to a solid surface. Among a large variety of biofilms, in this paper we consider batch cultures. The mathematical model is formulated in terms of a quasilinear system of diffusion-reaction equations for biomass and nutrients concentrations, which exhibits possible degeneracy and singularities in the nonlinear diffusion coefficient. In the present paper, we propose a set of efficient numerical methods that speeds up the solution of the model. Mainly, Crank-Nicolson finite differences techniques for discretisation are combined with a Newton algorithm for the nonlinearities. Moreover, some numerical examples show the expected behaviour of the biomass and nutrients concentrations and also clearly illustrate some theoretically proved qualitative properties related to exponential decays or convergence to a critical biomass concentration depending on the values of the model parameters.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Mathematical Modelling - Volume 41, January 2017, Pages 164-179
نویسندگان
, , ,