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分数拉普拉斯反常扩散方程的矩阵转移技术。 (英语) Zbl 1484.65238号

小结:分数拉普拉斯,(-三角形)^s,(s)in(0,1),出现在广泛的物理系统中,包括勒维飞行,一些随机界面,以及与物质稳定性问题有关的理论物理。本文采用矩阵传递技术(MTT)结合谱元法求解分数阶拉普拉斯扩散方程。利用抽象算子理论分析了MTT方法的收敛性。我们的方法可以用于求解一些复杂区域上包含分数拉普拉斯算子的各种分数方程。数值结果表明,空间离散化具有指数收敛性,与理论分析吻合较好。

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65平方米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin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

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参考文献:

[1] 北阿巴坦格罗。;Dupaigne,L.,光谱分数Laplacian的非齐次边界条件,Ann.Inst.Henri Poincaré,Ana。Non Linéaire,34,439-467(2017年)·Zbl 1372.35327号
[2] 阿加瓦尔,P。;Dragomir,S.S。;Jleli,M。;Samet,B.,《数学不等式和应用进展》,《数学趋势》(2018),Birkhäuser:Birkháuser Basel·Zbl 1410.26009号
[3] 阿加瓦尔,P。;El-Sayed,A.A.,求解分数阶扩散方程的非标准有限差分和切比雪夫配置方法,Physica A,500,40-49(2018)·Zbl 1514.65139号
[4] Balk,A.M.,波浪湍流中被动示踪剂的异常行为,流体力学杂志。,467, 163-203 (2002) ·Zbl 1035.76024号
[5] Burrage,K。;黑尔,N。;Kay,D.,分数空间反应扩散方程的高效隐式有限元格式,SIAM J.Sci。计算。,34,A2145-A2172(2012)·Zbl 1253.65146号
[6] 卡法雷利,L。;Silvestre,L.,与分数拉普拉斯算子相关的一个推广问题,Commun。部分差异。Equ.、。,32, 1245-1260 (2007) ·Zbl 1143.26002号
[7] 卡努托,C。;侯赛尼,M.Y。;Quarteroni,A。;Zang,T.A.,光谱方法。《单一领域基础》(2006年),《施普林格-弗拉格:柏林施普林格》·兹比尔1093.76002
[8] 卡努托,C。;侯赛尼,M.Y。;Quarteroni,A。;Zang,T.A.,光谱方法。《复杂几何学的发展与流体动力学的应用》(2007),柏林施普林格大学出版社·Zbl 1121.76001号
[9] Compte,A.,运动流体上的连续时间随机行走,Phys。修订版,556821-6831(1997)
[10] Del-Castillo-Negrete,D。;卡雷拉斯,B.A。;Lynch,V.E.,《带有Lévy飞行的反应扩散系统中的前沿动力学:分数扩散方法》,Phys。修订稿。,91,第018302条,第(2003)页
[11] Deng,W.,空间和时间分数阶Fokker-Planck方程的有限元方法,SIAM J.Numer。分析。,47, 204-226 (2008) ·Zbl 1416.65344号
[12] Dubiner,M.,《三角形和其他域上的谱方法》,J.Sci。计算。,6, 345-390 (1991) ·Zbl 0742.76059号
[13] El-Sayed,A.A。;巴利亚努,D。;Agarwal,P.,《数值求解多项变阶分数阶微分方程的新型雅可比运算矩阵》,J.Taibah大学。,14, 963-974 (2020)
[14] Gottlieb,D。;Orszag,S.A.,《谱方法的数值分析:理论与应用》(1977年),SIAM:宾夕法尼亚州费城SIAM·Zbl 0412.65058号
[15] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,抛物问题的指数Runge-Kutta方法,应用。数字。数学。,53, 323-339 (2005) ·Zbl 1070.65099号
[16] Hochbruck,M。;Ostermann,A.,半线性抛物问题的显式指数Runge-Kutta方法,SIAM J.Numer。分析。,43, 1069-1090 (2005) ·Zbl 1093.65052号
[17] 伊利克,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,分数空间扩散方程的数值近似,I,分形。计算应用程序。分析。,8, 323-341 (2005) ·Zbl 1126.26009号
[18] 伊利克,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,分数维空间扩散方程的数值近似(II)-非齐次边界条件,Fract。计算应用程序。分析。,9, 333-349 (2006) ·Zbl 1132.35507号
[19] Karniadakis,G.E。;Sherwin,S.J.,《CFD的光谱/hp元素方法》(1999),牛津大学出版社·Zbl 0954.76001号
[20] Khammash,G.S。;阿加瓦尔,P。;Choi,J.,矩阵参数的Exended k-Gamma和k-Beta函数,数学,81715(2020)
[21] Lawson,J.D.,具有大Lipschitz常数的稳定系统的广义Runge-Kutta过程,SIAM J.Numer。分析。,4, 372-380 (1967) ·Zbl 0223.65030号
[22] 李,X。;Xu,C.,时间分数扩散方程的时空谱方法,SIAM J.Numer。分析。,47, 2108-2131 (2009) ·Zbl 1193.35243号
[23] 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
[24] 马斯特,S。;Zennaro,M.,半线性常微分方程显式指数Runge-Kutta方法的无条件稳定性,数学。计算。,78, 957-967 (2009) ·Zbl 1198.65127号
[25] 梅茨勒,R。;Krafter,J.,《随机行走的异常扩散指南:分数动态方法》,Phys。众议员,239,1-72(2000)
[26] 梅茨勒,R。;Nonnenmacher,T.F.,《时空分数阶扩散和波动方程》,分数阶福克-普朗克方程和物理动机,化学。物理。,284, 67-90 (2002)
[27] Mohamed,A.A。;Mohamed,A.R。;Mohamed,A.N。;阿加瓦尔,P。;Chu,Y.,基于有理Chebyshev函数的非线性微分方程矩阵计算配置方法,Adv.Differ。Equ.、。,2021, 331 (2021) ·Zbl 1494.65065号
[28] 诺切托,R.H。;Otárola,E。;Salgado,A.J.,《一般领域分数扩散的PDE方法:先验误差分析》,Found。计算。数学。,15, 733-791 (2015) ·Zbl 1347.65178号
[29] Pazy,A.,线性算子半群及其在偏微分方程中的应用(1983),Springer-Verlag:Springer-Verlag纽约·Zbl 0516.47023号
[30] Ruzhansky,M。;Cho,Y.J。;阿加瓦尔,P。;Area,I.,Real and Complex Analysis with Applications,Trends in Mathematics(2017年),Birkhäuser:Birkháuser Basel
[31] Saichev,A.I。;Zaslavsky,G.M.,分数动力学方程:解与应用,混沌,7753-764(1997)·Zbl 0933.37029号
[32] Szekeres,B.J。;Izsák,F.,分数阶椭圆边值问题的有限元逼近,J.Compute。申请。数学。,292, 553-561 (2016) ·Zbl 1327.65215号
[33] Szekeres,B.J。;Izsák,F.,分数阶扩散问题有限差分逼近矩阵变换方法的收敛性,应用。数学。,62, 15-36 (2017) ·Zbl 1424.35354号
[34] 杨琼。;特纳,I。;刘,F。;Ilic,M.,解二维时空分数阶扩散方程的新数值方法,SIAM J.Sci。计算。,33, 1159-1180 (2011) ·Zbl 1229.35315号
[35] 杨琼。;特纳,I。;莫罗尼,T。;Liu,F.,二维空间分式反应扩散方程的预处理lanczos方法有限体积格式,应用。数学。型号。,38, 3755-3762 (2014) ·Zbl 1429.65215号
[36] Zaslavsky,G.M.,《混沌、分数动力学和异常传输》,物理学。众议员,371,461-580(2002)·兹比尔0999.82053
[37] Zayernouri,M。;Karniadakis,G.E.,《分数Sturm-Liouville eign-problems:理论和数值逼近》,J.Compute。物理。,252, 495-517 (2013) ·Zbl 1349.34095号
[38] Zayernouri,M。;Karniadakis,G.E.,分数光谱配置法,SIAM J.Sci。计算。,36,A40-A62(2014)·Zbl 1294.65097号
[39] 曾,F。;刘,F。;李,C。;Burrage,K。;特纳,I。;Anh,V.,二维Riesz空间分数阶非线性反应扩散方程的Crank-Nicolson ADI谱方法,SIAM J.Numer。分析。,52, 2599-2622 (2014) ·兹比尔1382.65349
[40] 张,H。;刘,F。;Anh,V.,对称空间分数阶偏微分方程的Galerkin有限元逼近,应用。数学。计算。,217, 2534-2545 (2010) ·Zbl 1206.65234号
[41] 郑,M。;刘,F。;特纳,I。;Anh,V.,时间分数阶Fokker-Planck方程的新型高阶时空谱方法,SIAM J.Sci。计算。,37,A701-A724(2015)·Zbl 1320.82052号
[42] 周,H。;Yang,L。;Agarwal,P.,无限区间共振时具有多点边界条件的分数阶P-Laplacian微分方程的可解性,J.Appl。数学。计算。,53, 51-76 (2017) ·Zbl 1365.34024号
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