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用紧致有限差分格式和RBF无网格方法求解具有分数导数的加热广义二级流体的二维Rayleigh-Stokes问题。 (英语) Zbl 1286.76014号

摘要:本文对二维分数阶Rayleigh-Stokes问题数值解的高阶差分格式和径向基函数无网格方法进行了比较。问题的分数阶导数是在黎曼-卢维尔意义下描述的。在高阶差分格式中,我们使用四阶紧致格式离散空间导数,并使用Riemann-Liouville导数的Grünwald-Letnikov离散化得到一个完全离散的隐式格式。此外,在RBF无网格方法中,我们通过对所述方程的两侧进行积分来离散所述方程中的时间分数导数,然后我们将使用Kansa方法来近似空间导数。我们用傅里叶分析证明了高阶差分格式的稳定性和收敛性,并用能量方法证明了RBF方法中的时间离散格式的稳定性。我们比较了紧致有限差分法和RBF无网格方法在精度和CPU时间方面的结果。此外,我们还将紧致差分格式的数值结果与文献中的其他方法进行了比较,以表明该方法具有较高的精度和效率。

理学硕士:

76A10号 粘弹性流体
76M20码 有限差分方法在流体力学问题中的应用
76平方米2 谱方法在流体力学问题中的应用
6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65M70型 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

软件:

Matlab公司
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全文: 内政部

参考文献:

[1] 巴格利,R。;Torvik,P.,分数微积分应用于粘弹性的理论基础,J.Rheol。,27, 201-210 (1983) ·Zbl 0515.76012号
[2] Chen,C.M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,描述亚扩散的分数扩散方程的傅里叶方法,J.Compute。物理。,227, 886-897 (2007) ·Zbl 1165.65053号
[3] Chen,C.M。;刘,F。;Burrage,K.,分数反应-细分扩散方程的有限差分方法和Fuorier分析,应用。数学。计算。,198, 754-769 (2008) ·兹比尔1144.65057
[4] Chen,C.M。;刘,F。;Anh,V.,带分数导数的加热广义二级流体Rayleigh-Stokes问题的数值分析,应用。数学。计算,204,340-351(2008)·Zbl 1153.76010号
[5] Chen,C.M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,加热广义二级流体变阶非线性Stokes第一问题的四阶空间精度数值方法,计算。数学。申请。,62, 971-986 (2011) ·Zbl 1228.65207号
[6] 陈,S。;刘,F。;庄,P。;Anh,V.,分数阶Fokker-Planck方程的有限差分近似,应用。数学。型号。,33, 256-273 (2009) ·Zbl 1167.65419号
[7] Cui,M.,分数阶扩散方程的紧凑有限差分法,J.Compute。物理。,228, 7792-7804 (2009) ·Zbl 1179.65107号
[8] Esmaeili,S。;Shamsi,M.,分数阶微分方程族近似解的伪谱格式,Commun。非线性科学。数字。同时。,16, 3646-3654 (2011) ·Zbl 1226.65062号
[9] Dehghan,M.,解决某些光电器件建模和设计中出现的问题的有限差分程序,数学。计算。同时。,71, 16-30 (2006) ·Zbl 1089.65085号
[10] Dehghan,M。;Tatari,M.,使用径向基函数求解具有非局部边界条件的二阶方程,Numer。方法部分。不同。Equ.、。,24, 924-938 (2008) ·Zbl 1143.65080号
[11] Dehghan,M。;Shokri,A.,求解双曲电报方程的数值方法,Numer。方法部分。不同。Equ.、。,24, 1080-1093 (2008) ·Zbl 1145.65078号
[12] Dehghan,M。;Shokri,A.,数值求解二维变系数线性双曲方程的无网格方法,Numer。方法部分。不同。Equ.、。,25, 494-506 (2009) ·兹比尔1159.65084
[13] Dehghan,M。;Shokri,A.,使用径向基函数求解二维sine-Gordon方程的数值方法,数学。计算。同时。,79, 700-715 (2008) ·Zbl 1155.65379号
[14] Dehghan,M。;Shokri,A.,使用径向基函数数值求解非线性Klein-Gordon方程,J.Compute。申请。数学。,230, 400-410 (2009) ·Zbl 1168.65398号
[15] Dehghan,M。;Salehi,R.,基于无网格方法的二维双曲电报方程数值解方法,数学。方法应用。科学。,35, 1220-1233 (2012) ·Zbl 1250.35015号
[16] Dehghan,M。;Mohebbi,A.,解二维线性双曲方程的高阶隐式配点法,数值。方法部分。不同。Equ.、。,25, 232-243 (2009) ·Zbl 1156.65087号
[17] 邓文华。;Li,C.,分数Klein-Kramers方程的有限差分方法及其物理约束,数值。方法部分。不同。Equ.、。,27, 1561-1583 (2011) ·Zbl 1233.65052号
[18] Diethelm,K。;Ford,N.J.,《分数阶微分方程分析》,J.Math。分析。申请。,265, 229-248 (2002) ·兹比尔1014.34003
[19] 杜,R。;曹伟荣。;Sun,Z.Z.,分数阶扩散波方程的紧致差分格式,应用。数学。型号。,34, 2998-3007 (2010) ·Zbl 1201.65154号
[20] Fasshauer,G.E.,《利用MATLAB的无网格近似方法》(2007),世界科学:世界科学美国·Zbl 1123.65001号
[21] Al.Fedoseyev。;弗里德曼,M.J。;Kansa,E.J.,通过边界上的PDE配置求解椭圆型偏微分方程的改进多重二次方法,计算。数学。申请。,43, 439-455 (2002) ·Zbl 0999.65137号
[22] 福恩伯格,B。;赖特,G。;Larsson,E.,关于平面径向基函数极限内插值的一些观察,计算。数学。申请。,47, 37-55 (2004) ·Zbl 1048.41017号
[23] Franke,R.,《分散数据插值:一些方法的测试》,数学。计算。,38, 181-199 (1971) ·Zbl 0476.65005号
[24] Hardy,R.L.,地形和其他不规则表面的多二次方程,J.Geophys。决议,761705-1915(1971)
[25] Hardy,R.L.,《多重二次双调和方法的理论和应用:1968-1988年发现的20年》,计算。数学。申请。,19, 163-208 (1990) ·Zbl 0692.65003号
[26] Kansa,E.J.,《多重二次曲面——一种应用于计算流体动力学的分散数据近似方案——I,计算》。数学。申请。,19, 127-145 (1990) ·Zbl 0692.76003号
[27] Kansa,E.J.,《多重二次曲面——一种离散数据近似方案及其在计算流体动力学中的应用——II,计算》。数学。申请。,19, 147-161 (1990) ·Zbl 0850.76048号
[28] Kansa,E.J。;Aldredge,R.C.,Leevan Ling,使用无网格方法进行二维燃烧的数值模拟,《工程分析》。边界元素。,33, 940-950 (2009) ·Zbl 1244.76075号
[29] Langlands,T.A.M。;Henry,B.I.,分数阶扩散方程隐式解方法的准确性和稳定性,J.Compute。物理。,205, 719-736 (2005) ·Zbl 1072.65123号
[30] 李,J。;Chen,Y.,使用MATLAB的计算偏微分方程(2008),CRC出版社:CRC出版社Boca Raton
[31] Lin,Y。;Xu,C.,时间分数阶扩散方程的有限差分/谱近似,J.Compute。物理。,225, 1533-1552 (2007) ·Zbl 1126.65121号
[32] Lin,Y。;李,X。;Xu,C.,分数电缆方程的有限差分/谱近似,数学。计算。,80, 1369-1396 (2011) ·Zbl 1220.78107号
[33] 刘,F。;Anh,V。;特纳,I.,空间分数阶福克-普朗克方程的数值解,J.Compute。申请。数学。,166, 209-219 (2004) ·Zbl 1036.82019年
[34] 刘,F。;杨,C。;Burrage,K.,带非线性源项的修正异常细分扩散方程的数值方法和分析技术,J.Compute。申请。数学。,231, 160-176 (2009) ·Zbl 1170.65107号
[35] 刘,F。;庄,P。;Anh,V。;特纳,I。;Burrage,K.,时空分数阶对流扩散方程差分方法的稳定性和收敛性,应用。数学。计算,191,12-20(2007)·Zbl 1193.76093号
[36] 刘,Q。;顾义堂。;庄,P。;刘,F。;Nie,Y.F.,时间分数阶扩散方程的隐式RBF无网格方法,计算。机械。,48, 1-12 (2011) ·Zbl 1377.76025号
[37] 马迪奇,W.R。;Nelson,S.A.,多元插值和条件正定函数,近似理论应用。,4, 77-89 (1988) ·Zbl 0703.41008号
[38] Mirzaei,D。;Dehghan,M.,基于无网格的积分方程求解方法,应用。数字。数学。,60, 245-262 (2010) ·Zbl 1202.65174号
[39] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《随机行走末尾的餐厅:用分数动力学描述异常运输的最新进展》,J.Phys。A、 37,R161-208(2004)·2018年5月10日
[40] Miller,K.S。;Ross,B.,《分数微积分和分数微分方程导论》(1974),学术出版社:纽约和伦敦学术出版社
[41] 莫赫比,A。;Dehghan,M.,《使用紧致边值法求解二维薛定谔方程》,J.Compute。申请。数学。,225, 124-134 (2009) ·Zbl 1159.65081号
[42] Mohyud-Din,S.T。;Negahdary,E。;Usman,M.,广义五阶Korteweg-de-Vries方程族的无网格数值解,国际期刊Numer。热流体流动方法,22641-658(2012)·Zbl 1357.65264号
[43] Odibat,Z.M.,计算函数分数导数的计算算法,数学。计算。同时。,79, 2013-2020 (2009) ·Zbl 1161.65319号
[44] Oldham,K.B。;Spanier,J.,《分数阶微积分:任意阶微分与积分的理论与应用》(1974),学术出版社·兹比尔0292.26011
[45] Podulbny,I.,分数微分方程(1999),学术出版社:纽约学术出版社·Zbl 0924.34008号
[46] Quarteroni,A。;Valli,A.,偏微分方程的数值逼近(1997),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约
[47] Saadatmandi,A。;Dehghan,M.,解分数阶微分方程的新运算矩阵,计算。数学。申请。,59, 1326-1336 (2010) ·Zbl 1189.65151号
[48] Saadatmandi,A。;Dehghan,M。;Azizi,M.R.,一类变系数分数阶对流扩散方程的sinc-Legendre配置方法,Commun。非线性科学。数字。同时。,17, 4125-4136 (2012) ·Zbl 1250.65121号
[49] Shokri,A。;Dehghan,M.,使用径向基函数求解二维复Ginzburg-Landau方程的无网格方法,计算。模型。工程科学。CMES,34,333-358(2012)·Zbl 1357.65202号
[50] Shokri,A。;Dehghan,M.,使用径向基函数和预测-校正格式求解改进Boussinesq方程的无节点无网格方法,计算。物理学。社区。,181, 1990-2000 (2010) ·Zbl 1426.76569号
[51] 孙振中。;Wu,X.N.,扩散波系统的全离散差分格式,应用。数字。数学。,56, 193-209 (2006) ·Zbl 1094.65083号
[52] Tadjeran,C。;Meerschaert,M.M。;Schefler,H.P.,分数扩散方程的二阶精确数值近似,J.Compute。物理。,213, 205-213 (2006) ·Zbl 1089.65089号
[53] Tatari,M。;Dehghan,M.,《通过径向基函数求解偏微分方程的方法:应用于热方程》,《工程分析》。边界元素。,34, 206-212 (2010) ·Zbl 1244.80024号
[54] Wess,W.,分数扩散方程,J.Math。物理。,27, 2782-2785 (1996) ·Zbl 0632.35031号
[55] Yuste,S.B.,分数阶扩散方程的加权平均有限差分方法,J.Compute。物理。,216, 264-274 (2006) ·兹比尔1094.65085
[56] Vanani,S.K。;Aminataei,A.,关于使用多二次近似格式数值求解神经延迟微分方程,Bull。韩国数学。Soc.,45663-670(2008年)·Zbl 1168.65039号
[57] Yoon,J.,Sobolov空间上径向基函数插值的谱逼近阶,SIAM J.Math。分析。,33, 946-958 (1999) ·Zbl 0996.41002号
[58] 张,N。;邓,W。;Wu,Y.,二维修正分数阶扩散方程的有限差分/单元法,Adv.Appl。数学。机械。,4, 496-518 (2012) ·兹比尔1262.65108
[59] 庄,P.H。;Liu,Q.X.,带分数导数的加热广义二级流体Rayleigh-Stokes问题的数值方法,应用。数学。机械。,30, 1533-1546 (2009) ·Zbl 1353.76055号
[60] 庄,P。;刘,F。;Anh,V。;Turner,I.,反常次扩散方程隐式数值方法的新解和分析技术,SIAM J.Numer。分析。,46, 1079-1095 (2008) ·Zbl 1173.26006号
[61] Dehghan,M。;Nikpour,A.,通过两种不同的数值方法求解耦合Klein-Gordon-Zakharov方程的孤波解,计算机物理通信,184,2145-2158(2013)·Zbl 1344.82041号
[62] 刘国荣。;Gu,Y.T.,《无网格方法及其编程简介》(2005),施普林格
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