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具有时间分数导数的Cattaneo方程的时空谱方法。 (英语) Zbl 1429.65246号

小结:本文介绍了一种求解具有时间分数导数的Cattaneo方程的高精度数值方法。它基于空间上的Galerkin-Legendre谱方法和时间上的Chebyshev配置方法。在空间和时间上都可以达到任意高阶的精度。严格给出了半离散方法的最优先验误差界和全离散方法的稳定性和收敛性。大量实验结果证实了该方法在空间和时间上的理论主张。

MSC公司:

65米70 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
35兰特 分数阶偏微分方程
65个M12 含偏微分方程初值和初边值问题数值方法的稳定性和收敛性
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界

软件:

Matlab语言
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 刘,Z。;Cheng,A。;李,X。;Wang,H.,时空分数阶扩散方程有限元离散化的快速求解技术,应用。数字。数学。,119, 146-163 (2017) ·Zbl 1368.65194号
[2] 拉克什米坎塔姆,V。;Vatsala,A.S.,分数阶微分方程基本理论,非线性分析。理论方法应用。,69, 8, 2677-2682 (2008) ·兹比尔1161.34001
[3] Xing,Y。;Yan,Y.,具有非光滑数据的时间分数阶偏微分方程的高阶数值方法,J.Compute。物理。,357, 305-323 (2018) ·Zbl 1381.35232号
[4] Akbulut,A。;Kaplan,M.,具有保角导数的时间分数阶微分方程的辅助方程法,计算。数学。申请。,75, 3, 876-882 (2018) ·兹比尔1409.35208
[5] 张,X。;赵,J。;刘杰。;Tang,B.,二维时间分数波方程的同调微扰方法,应用。数学。型号。,38, 23, 5545-5552 (2014) ·Zbl 1429.65266号
[6] 马,J。;刘杰。;Zhou,Z.,空间分数阶微分方程移动有限元方法的收敛性分析,J.Compute。申请。数学。,255, 285, 661-670 (2014) ·Zbl 1291.65303号
[7] Ran,Y.H。;Wang,J.G。;Wang,D.L.,关于空间分数阶耦合非线性薛定谔方程的HSS-like迭代方法,应用。数学。计算。,271, 482-488 (2015) ·兹比尔1410.65325
[8] 杨伟(Yang,W.)。;王,D。;Yang,L.,空间分数阶Landau-Lifshitz方程的稳定数值方法,应用。数学。莱特。,61, 149-155 (2016) ·Zbl 1347.65139号
[9] Macías-Díaz,J.E.,一类具有Riesz空间分数导数的非线性耗散波方程的结构保护方法,J.Compute。物理。,351, 1, 40-58 (2017) ·Zbl 1380.65164号
[10] 张,H。;刘,F。;庄,P。;特纳,I。;Anh,V.,一个新的时空变分数阶对流扩散方程的数值分析,应用。数学。计算。,242, 541-550 (2014) ·Zbl 1334.65143号
[11] 潘迪,R.K。;Mishra,H.K.,通过HAFSTM求解具有局部分数导数的时空分数电报方程的数值模拟,New Astron。,57, 82-93 (2017)
[12] 贾,J。;Li,K.,时空分数阶扩散方程的最大值原理,应用。数学。莱特。,62, 23-28 (2016) ·Zbl 1350.35044号
[13] Yu,Y。;邓,W。;Wu,Y.,时空分数捕食者-食饵反应扩散模型的正性和有界保持方案,计算。数学。申请。,69, 8, 743-759 (2015) ·Zbl 1443.65151号
[14] 刘,F。;阿格拉瓦尔,O.P。;Momani,S。;Leonenko,N.N。;Chen,W.,《分数微分方程:分数导数、分数微分方程及其解的方法和应用简介》(1999年),学术出版社·兹比尔0924.34008
[15] 辛格拉,K。;Gupta,R.K.,偏微分方程的某些时间分数阶非线性系统的守恒定律,Commun。非线性科学。数字。模拟。,53, 10-21 (2017) ·Zbl 07261234号
[16] Hilfer,R.,《分数阶微积分在物理学中的应用》(2000),《世界科学》·Zbl 0998.26002号
[17] Bazhlekova,E。;Bazhlekov,I.,分数阶导数模型的粘弹性流动:dimovski卷积演算的计算方法,Frac。计算。申请。分析。,17, 4, 954-976 (2014) ·Zbl 1314.76007号
[18] Qi,H.T.(齐,H.T.)。;Xu,H.Y。;郭晓伟,激光加热的散射型时间分数导热方程,计算。数学。申请。,66, 5, 824-831 (2013) ·Zbl 1381.80004号
[19] Hayat,T。;赛义夫,R.S。;Ellahi,R。;穆罕默德,T。;艾哈迈德,B。;Hayat,T。;赛义夫,R.S。;Ellahi,R。;穆罕默德,T。;Ahmad,B.,由弯曲拉伸表面与Cattaneo-Christov热流和均相-非均相反应引起的darcy-forchheimer流的数值研究,结果物理。,2886-2892 (2017)
[20] 赵,J。;郑,L。;陈,X。;张,X。;刘凤,分数阶麦克斯韦流体在Cattaneo热流密度下的非定常Marangoni对流换热,应用。数学。型号1。,44, 497-507 (2017) ·Zbl 1443.76094号
[21] 加齐扎德,H.R。;Maerefat,M。;Azimi,A.,分数阶Cattaneo方程的显式和隐式有限差分格式,J.Compute。物理。,229, 19, 7042-7057 (2010) ·Zbl 1425.35210号
[22] 刘,L。;郑,L。;刘,F。;Zhang,X.,采用Riesz分数Cattaneo-Christov通量的改进热传导模型,国际热质交换杂志。,103, 1191-1197 (2016)
[23] Alvarez-Ramirez,J。;Fernandez-Anaya,G。;瓦尔德斯·帕拉达,F.J。;Ochoa-Tapia,J.A.,Cattaneo扩散方程的高阶推广,《物理学》。统计力学。申请。,368, 2, 345-354 (2006)
[24] 苔草,A.R。;Dorao,C.A.,使用光谱元素最小二乘法的香蒲-麦克斯韦扩散模型的解,J.Natur。天然气科学。工程师,2,5,253-258(2010)
[25] Trefethen,L.N.,MatLab中的谱方法(2000),工业和应用数学学会·Zbl 0953.68643号
[26] 沈杰。;Tang,T。;Wang,L.-L.,光谱方法(2011),施普林格-柏林-海德堡·Zbl 1227.65117号
[27] 塔瓦雷斯,D。;阿尔梅达,R。;Torres,D.F.,分数阶变量的Caputo导数:数值近似,Commun。非线性科学。数字。模拟。,3569-87(2016)·Zbl 07246627号
[28] Leader,J.J.,《数值分析和科学计算》(2004),皮尔逊-艾迪生-韦斯利出版社:皮尔逊-爱迪生-韦斯利-波士顿·Zbl 1491.65003号
[29] 沈杰。;唐涛,《光谱和高阶方法及其应用》(2006),中国科学出版社·Zbl 1234.65005号
[30] 沈,J.,《高效谱分频方法i.使用勒让德多项式直接求解二阶和四阶方程》,SIAM J.Sci。计算。,15, 6, 1489-1505 (1994) ·Zbl 0811.65097号
[31] 沈杰。;Tang,T。;Wang,L.L.,《谱方法:算法、分析和应用》(2011),施普林格出版公司·Zbl 1227.65117号
[32] 刘,W。;吴,B。;Sun,J.,一维sine-Gordon方程的时空谱配置方法,数值。方法部分。不同。等式,31,3,670-690(2014)·Zbl 1330.65156号
[33] 刘,W。;Sun,J。;Wu,B.,二维半线性抛物方程的时空谱方法,数学。方法应用。科学。,39, 7, 1646-1661 (2016) ·Zbl 1352.65394号
[34] 伯纳迪,C。;Maday,Y.,Problmes aux Limites Elliptiques近似谱(1992),Springer-Verlag·Zbl 0773.47032号
[35] Ramos,J.I.,C.Canuto,M.Y.Hussaini,A.Quarteroni和T.A.Zang,流体动力学中的光谱方法,Springer-verlag,纽约(1988)dm 162,Appl。数学。型号。,15, 664 (1991) ·Zbl 0658.76001号
[36] 江,W。;Li,H.,二维变阶分数渗流方程的时空谱配置方法,计算。数学。申请。,75, 10, 3508-3520 (2018) ·Zbl 1419.65081号
[37] 李,H。;Jiang,W.,二维非线性Riesz空间分数阶扩散方程的时空谱配置方法,数学。方法应用。科学。,41, 16, 6130-6144 (2018) ·Zbl 1402.65126号
[38] Seak-Weng,V。;香港彭日成。;Jin,X.Q.,广义Cattaneo方程的高阶差分格式,东亚应用杂志。数学。,2, 2, 170-184 (2012) ·Zbl 1287.65068号
[39] 赵,X。;Sun,Z.-Z.,非均匀介质中一类分数阶Cattaneo方程的紧致Crank-Nicolson格式,J.Sci。计算。,62, 3, 747-771 (2015) ·Zbl 1319.65084号
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