کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
8900760 1631720 2018 17 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Analysis and numerical solution of coupled volume-surface reaction-diffusion systems with application to cell biology
ترجمه فارسی عنوان
تجزیه و تحلیل و راه حل عددی سیستم های واکنش پذیری حجمی و سطح همراه با کاربرد زیست شناسی سلولی
کلمات کلیدی
ترجمه چکیده
ما راه حل عددی سیستم های واکنش سطح-سطح را با یک تعادل تعادل دقیق در نظر می گیریم. بر اساس حفظ توده، یک توابع انتروپی درجه دوم مناسب شناسایی شده و یک نابرابری انتروپی-انتروپی تخمین زده می شود. این به ما اجازه می دهد تا با استفاده از روش آنتروپی همگرایی نمایشی را به تعادل نشان دهیم. سپس با استفاده از یک روش عنصر محدود و یک طرح مرحله تدریجی ضمنی از جمله تقریب دامنه با مش های چند منظوره، تقسیم بندی سیستم را مورد بررسی قرار می دهیم. همبستگی جرمی و همگرایی نمایشی به تعادل در سطح گسسته توسط استدلال هایی مشابه با آنهایی که در سطح پیوسته ایجاد می شوند، برآورده می شود و برآوردهای بهینه ای برای خطای گسستگی که در زمان یکنواخت نگه داشته می شود، به دست می آوریم. برخی از آزمونهای عددی برای نشان دادن این نتایج نظری ارائه شده است. تجزیه و تحلیل و تقریب عددی به طور دقیق برای یک مشکل ساده مدل بحث می شود. استدلال های اساسی نیز در یک زمینه کلی تر نیز کاربرد دارند. این تحقیق با بررسی یک سیستم انتشار واکنش سطح خاص که به عنوان یک مدل ریاضی برای تقسیم سلول های بنیادی نامتقارن ظاهر می شود، نشان داده شده است.
موضوعات مرتبط
مهندسی و علوم پایه ریاضیات ریاضیات کاربردی
پیش نمایش مقاله
تجزیه و تحلیل و راه حل عددی سیستم های واکنش پذیری حجمی و سطح همراه با کاربرد زیست شناسی سلولی
چکیده انگلیسی
We consider the numerical solution of coupled volume-surface reaction-diffusion systems having a detailed balance equilibrium. Based on the conservation of mass, an appropriate quadratic entropy functional is identified and an entropy-entropy dissipation inequality is proven. This allows us to show exponential convergence to equilibrium by the entropy method. We then investigate the discretization of the system by a finite element method and an implicit time stepping scheme including the domain approximation by polyhedral meshes. Mass conservation and exponential convergence to equilibrium are established on the discrete level by arguments similar to those on the continuous level and we obtain estimates of optimal order for the discretization error that hold uniformly in time. Some numerical tests are presented to illustrate these theoretical results. The analysis and the numerical approximation are discussed in detail for a simple model problem. The basic arguments however apply also in a more general context. This is demonstrated by investigation of a particular volume-surface reaction-diffusion system arising as a mathematical model for asymmetric stem cell division.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Applied Mathematics and Computation - Volume 336, 1 November 2018, Pages 351-367
نویسندگان
, , , ,