• 한국전산유체공학회지
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• 제14권1호
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• pp.86-95
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• 2009

A kinetic theory analysis is used to study the ultra-thin gas flow field in gas bearings. The Boltzmann equation simplified by a collision model is solved by means of a finite difference approximation with the discrete ordinate method. Calculations are made for flows inside micro-channels of backward-facing step, forward-facing step, and slider bearings. The results are compared well with those from the DSMC method. The present method does not suffer from statistical noise which is common in particle based methods and requires less computational effort.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제14권3호
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• pp.175-187
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• 2010

This paper presents the numerical valuation of the two-asset step-down equitylinked securities (ELS) option by using the operator-splitting method (OSM). The ELS is one of the most popular financial options. The value of ELS option can be modeled by a modified Black-Scholes partial differential equation. However, regardless of whether there is a closedform solution, it is difficult and not efficient to evaluate the solution because such a solution would be represented by multiple integrations. Thus, a fast and accurate numerical algorithm is needed to value the price of the ELS option. This paper uses a finite difference method to discretize the governing equation and applies the OSM to solve the resulting discrete equations. The OSM is very robust and accurate in evaluating finite difference discretizations. We provide a detailed numerical algorithm and computational results showing the performance of the method for two underlying asset option pricing problems such as cash-or-nothing and stepdown ELS. Final option value of two-asset step-down ELS is obtained by a weighted average value using probability which is estimated by performing a MC simulation.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.68-72
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• 2004

본 논문에서는 선형 액추에이터의 권선부에 구형파 전압을 인가시 권선부의 표면에 나타나는 온도의 변화에 대해서 고찰하였다. 또한 테일러급수로부터 구할 수 있는 유한차분 방정식을 유도하였고, 이를 바탕으로 직선형 피스톤 액추에이터의 권선에서 일어나는 온도 변화에 대한결과를 고찰하였다. 그 결과 액추에이터 표면의 온도가 주위온도에 비해 시간에 따라 증가하는 에너지 표출 현상을 확인하였으며 이를 바탕으로 선형 액추에이터의 동작시 온도 특성을 실제 시스템에 고려하여 적용할 수 있는 실험적 자료를 도출할 수 있었다. 이에 관한 결과는 액추에이터 뿐만 아니라 권선을 사용하는 전동기나 변압기와 같은 전기기기와 전자기력을 이용하는 분야에 참고자료로 활용될 수 있으리라 사료되며, 앞으로는 여러 조건 하에서 권선의 내부와 외부에서 일어나는 온도 및 동작 특성의 정밀한 해석 결과를 구하기 위해 좀더 구체적인 계산 방범과 개선이 필요하다.

• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제19권1호
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• pp.1-21
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• 2015

This paper presents two algorithms based on the Jamshidian equation which is from the Black-Scholes partial differential equation. The first algorithm is for American call options and the second one is for American put options. They compute numerically free boundary and then option price, iteratively, because the free boundary and the option price are coupled implicitly. By the upwind finite-difference scheme, we discretize the Jamshidian equation with respect to asset variable s and set up a linear system whose solution is an approximation to the option value. Using the property that the coefficient matrix of this linear system is an M-matrix, we prove several theorems in order to formulate a bisection method, which generates a sequence of intervals converging to the fixed interval containing the free boundary value with error bound h. These algorithms have the accuracy of O(k + h), where k and h are step sizes of variables t and s, respectively. We prove that they are unconditionally stable. We applied our algorithms for a series of numerical experiments and compared them with other algorithms. Our algorithms are efficient and applicable to options with such constraints as r > d, $r{\leq}d$, long-time or short-time maturity T.

• 한국수자원학회논문집
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• 제37권11호
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• pp.889-896
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• 2004

프랙탈 이송확산방정식은 정수 차수의 미분연산자로 구성된 고전적인 이송확산방정식과 비교하여 프랙탈 차수의 미분연산자로 구성된 보다 상위개념의 방정식으로써 정의된다. 지금까지의 프랙탈 이송확산방정식은 추계학적인 기법을 동원하여 푸리에-라플라스 공간에서 주로 해석되었으나, 본 연구에서는 실제 공간에서 유한차분개념을 도입하여 보다 직접적으로 하천에서의 오염물 이송확산에 관한 지배방정식을 유도하였다. 이러한 개념의 유도방법은 프랙탈 차수 및 관련 확산계수의 물리적인 추정에 관한 실마리를 제공할 수 있다. 고전적인 이송확산방정식과는 달리 프랙탈 이송확산방정식은 실제 하천에서 관측되는 오염물의 시간-농도 분포곡선의 왜곡현상과 분포곡선의 전후방부 농도를 보다 실제에 가깝게 모의할 수 있을 것으로 기대되어진다.

• 대한수학회지
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• 제58권3호
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• pp.553-569
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• 2021

In this paper, we present and analyze a fully discrete numerical method for solving the time-fractional diffusion wave equation: ∂^β_tu - div(a∇u) = f, 1 < β < 2. We first construct a difference formula to approximate ∂^β_tu by using an interpolation of derivative type. The truncation error of this formula is of O(△t^2+δ-β)-order if function u(t) ∈ C^2,δ[0, T] where 0 ≤ δ ≤ 1 is the Hölder continuity index. This error order can come up to O(△t^3-β) if u(t) ∈ C³ [0, T]. Then, in combinination with the linear finite volume discretization on spatial domain, we give a fully discrete scheme for the fractional wave equation. We prove that the fully discrete scheme is unconditionally stable and the discrete solution admits the optimal error estimates in the H¹-norm and L₂-norm, respectively. Numerical examples are provided to verify the effectiveness of the proposed numerical method.

• 대한수학회지
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• 제38권3호
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• pp.657-667
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• 2001

We propose a statistical interpolation approximate solution for a nonlinear stochastic integral equation of a stock price process. The proposed method has the order O(h$^2$) of local error under the weaker conditions of $\mu$ and $\sigma$ than those of Milstein' scheme.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제7권1호
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• pp.215-222
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• 2000

A multigrid algorithm is developed for solving the one- dimensional initial boundary value problem. The numerical solutions of linear and nonlinear Burgers; equation for various initial conditions are studied. The stability conditions are derived by Von -Neumann analysis . Numerical results are presented.

• Journal of applied mathematics & informatics
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• 제41권2호
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• pp.439-448
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• 2023

We introduce several higher-order (p, q)-differential equation of which are related to (p, q)-Bernoulli polynomials. We also find some relations between (p, q)-Bernoulli, (p, q)-Euler, and (p, q)-Genocchi polynomials.

• 대한토목학회논문집
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• 제13권3호
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• pp.129-138
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• 1993

본 연구는 Navier-Stokes 식의 모형방정식으로 이류 및 확산거동을 갖는 선형화된 Burgers 방정식과 비선형 형태의 Burgers 방정식을 선택하여, 이에 대한 유한차분법과 유한해석법의 수치해를 해석해와 비교하여 봄으로써, 유한해석법의 응용성에 대해 고찰한 것이다. 본 연구를 통하여 얻어진 성과를 요약하면 다음과 같다. Burgers 방정식 및 선형화된 Burgers 방정식의 정상상태의 해석해를 사용하여 두 수치기법에 따른 수치해를 비교해 본 결과, 해석해와의 근사정도를 동일 기준 하에서 살펴볼 때, 유한해석법이 유한차분법보다 우수한 것으로 나타났다. Burgers 방정식의 비정상상태의 해석해에 대한 정확성 또한 유한해석법이 보다 잘 일치하는 것으로 나타났다. 특히 유한해석법은 유한차분법의 사용시 격자 크기의 선택에 따라 해의 수렴과정에서 발생할 수 있는 위상오차에 기인한 진동현상이 전혀 발생하지 않는다는 것을 확인할 수 있었으며, 따라서 유한해석법은 수치기법상 위상오차로부터 자유로운 안정된 해석기법이라고 판단된다.