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基于参数五次样条的四阶分数次扩散问题的数值解。 (英语) Zbl 07806632号

摘要:在本文中,我们利用参数五次样条和Caputo分数阶导数的非均匀逼近,建立了一个四阶分数阶次扩散问题的数值格式。在最大范数下建立了该格式的可解性、收敛性和稳定性,并证明了其收敛阶为较高的比一些早期的工作做得好。通过四个数值实验验证了该方法的有效性,并与其他方法进行了比较。
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参考文献:

[1] K.Diethelm,《分数阶微分方程分析》,Springer‐Verlag,柏林‐海德堡,2010年·Zbl 1215.34001号
[2] A.A.Kilbas,H.M.Srivastava,J.J.Trujillo,分数阶微分方程的理论与应用,Elsevier,Amsterdam,2006年·Zbl 1092.45003号
[3] K.B.Oldham,J.Spanier,《分数微积分》,学术出版社,纽约,1974年·Zbl 0428.26004号
[4] I.Podlubny,分数微分方程,学术出版社,圣迭戈,1999年·Zbl 0918.34010号
[5] J.Sabatier,O.P.Agrawal,J.Machado,《分数微积分的进展:物理和工程的理论发展和应用》,施普林格,多德雷赫特,2007年·Zbl 1116.00014号
[6] F.Mainardi,粘弹性固体中的分数扩散波,固体中的非线性波1995,137,93。
[7] F.Mainardi,《分数微积分:连续统和统计力学中的一些基本问题》,载于《连续统力学中的分形和分数微积分》(编辑:A.Carpinti(编辑),F.Mainaldi(编辑)),Springer,Wien1997,第291-348页·Zbl 0917.73004号
[8] R.Metzler,J.Klafter,《异常扩散的随机行走指南:分数动力学方法》,Phys。2000年代表,339,1·Zbl 0984.82032号
[9] Y.A.Rossikhin,M.V.Shitikova,分数阶微积分在固体线性和非线性遗传力学动力学问题中的应用,应用。机械。1997年修订,50,15。
[10] I.N.Sneddon,傅里叶变换,麦格劳希尔,纽约,1951年。
[11] M.Abbaszadeh,A.Mohebbi,带非线性源项的二维修正反常分数次扩散方程的四阶紧解,计算。数学。申请号:2013661345·Zbl 1350.65083号
[12] A.A.Alikhanov,时间分数阶扩散方程的新差分格式,J.Compute。物理2015,280,424·Zbl 1349.65261号
[13] J.Chen,F.Liu,Q.Liu,X.Chen,V.Anh,I.Turner,K.Burrage,三维分数次扩散方程的数值模拟,应用。数学。2014、38、3695型·兹比尔1429.65179
[14] 崔明明,分数阶扩散方程的紧致有限差分法,J.Compute。《物理学》,2009,228,7792·Zbl 1179.65107号
[15] G.Gao,Z.Sun,分数次扩散方程的紧致有限差分格式,J.Compute。《物理学》2011,230,586·Zbl 1211.65112号
[16] G.Gao,Z.Sun,空间无界区域上一类分数次扩散方程的有限差分近似,J.Compute。《物理学》2013,236,443·Zbl 1286.35251号
[17] G.Gao,H.Sun,Z.Sun,基于某种超收敛性的一类时间分数次扩散方程的有限差分格式的稳定性和收敛性,J.Compute。物理2015,280,510·Zbl 1349.65295号
[18] G.Gao,Z.Sun,Y.Zhang,使用人工边界条件求解无界域上分数次扩散方程的有限差分格式,J.Comput。《物理学》2012、231、2865·Zbl 1242.65160号
[19] G.Gao,Z.Sun,H.Zhang,用于近似Caputo分数导数的新分数阶数值微分公式及其应用,J.Compute。《物理学》2014,259,33·Zbl 1349.65088号
[20] R.Ghaffari,S.M.Hosseini,在空间二维无界区域上获得分数次扩散方程的人工边界条件,计算。数学。申请2014、68、13·Zbl 1368.35272号
[21] C.Ji,Z.Sun,二维分数次扩散方程的高阶紧致数值算法,应用。数学。计算日期:2015、269、775·Zbl 1410.65315号
[22] 李振中,梁振英,严彦,求解时间分数阶偏微分方程的高阶数值方法,科学学报。计算结果2017、71、785·Zbl 1387.65106号
[23] Z.Li,Y.Yan,N.J.Ford,解线性分数阶微分方程的高阶数值方法的误差估计,应用。数字。数学2017、114、201·Zbl 1357.65089号
[24] C.Lv,C.Xu,时间分数阶扩散方程高阶方法的误差分析,SIAM J.Sci。计算:2016、38、A2699·Zbl 1348.65123号
[25] A.Mohebbi,M.Abbaszadeh,M.Dehghan,带非线性源项的修正反常分数次扩散方程的高阶无条件稳定格式,J.Compute。《物理学》2013,240,36·Zbl 1287.65064号
[26] A.Mohebbi,M.Abbaszadeh,M.Dehghan,通过径向基函数(RBF)无网格方法求解二维修正反常分数次扩散方程,工程分析。已绑定。标高2014,38,72·兹比尔1287.65089
[27] J.Ren,Z.Sun,X.Zhao,带Neumann边界条件的分数次扩散方程的紧凑差分格式,J.Compute。《物理学》2013、232、456·Zbl 1291.35428号
[28] Z.Wang,S.Vong,修正反常分数次扩散方程和分数次扩散波方程的紧凑差分格式,J.Compute。《物理学》2014,277,1·Zbl 1349.65348号
[29] X.Yang,H.Zhang,D.Xu,二维分数次扩散方程的正交样条配置法,J.Compute。物理2014,256,824·Zbl 1349.65529号
[30] Y.Zhang,Z.Sun,二维分数次扩散方程的交替方向隐式格式,J.Compute。《物理学》2011,230,8713·兹比尔1242.65174
[31] X.Zhao,带Neumann边界条件分数次扩散方程的有限差分方法,硕士论文,东南大学,2011。
[32] Z.Sun,X.Wu,扩散波系统的全离散差分格式,应用。数字。数学.2006,56,193·Zbl 1094.65083号
[33] Z.Wang,S.Vong,二维时间分数阶扩散波方程的高阶ADI格式,国际计算杂志。数学2015、92、970·Zbl 1334.65141号
[34] J.Cao,C.Li,Y.Chen,卡普托导数和卡普托型对流扩散方程的高阶近似(II),分形。计算应用程序。分析2015,18735·Zbl 1325.65121号
[35] C.Li,R.Wu,H.Ding,卡普托导数和卡普托型对流扩散方程的高阶近似,Commun。申请。印度数学2015年6月。
[36] M.Stynes,太多的规则性可能会导致太多的独特性,分形。计算应用程序。分析20161554·Zbl 1353.35306号
[37] M.Stynes,E.O’riordan,J.L.Gracia,时间分数扩散方程梯度网格上有限差分法的误差分析,SIAM J.Numer。分析2017,55,1057·Zbl 1362.65089号
[38] N.J.Ford,Y.Yan,用非光滑数据构造时间分数阶偏微分方程的高阶时间离散格式的方法,Fract。计算应用程序。分析201720076·Zbl 1377.65102号
[39] B.Jin,R.Lazarov,Z.Zhou,非光滑数据细分扩散方程L1格式的分析,IMA J.Numer。分析2015,36,197·Zbl 1336.65150号
[40] B.Jin,R.Lazarov,Z.Zhou,非光滑数据分数阶扩散和扩散波方程的两个全离散格式,SIAM J.Sci。计算2016,38,A146·Zbl 1381.65082号
[41] B.Jin,B.Li,Z.Zhou,分数演化方程的高阶BDF卷积求积的校正,SIAM J.Sci。计算2017、39、A3129·Zbl 1379.65078号
[42] Y.Yan,M.Khan,N.J.Ford,《非光滑数据时间分数阶偏微分方程修正L1格式的分析》,SIAM J.Numer。分析2018,56,210·Zbl 1381.65070号
[43] O.P.Agrawal,四阶分数阶扩散波方程的一般解,分形。计算应用程序。2000年分析,3,1·Zbl 1111.45300号
[44] O.P.Agrawal,在有界区域中定义的四阶分数阶扩散波方程的一般解,计算。结构2001、79、1497。
[45] H.Jafari,M.Dehghan,K.Sayevand,用分解方法求解有界区域中的四阶分数阶扩散波方程,Numer。方法部分差异。等式2008,24,1115·Zbl 1145.65115号
[46] A.Golbabai,K.Sayevand,分数微积分——分析广义四阶扩散波方程的新方法,Comput。数学。申请2011,612227·Zbl 1219.65117号
[47] L.Wei,Y.He,时间分数阶四阶问题的完全离散局部间断Galerkin方法分析,应用。数学。2014、38、1511款·Zbl 1427.65267号
[48] Y.Liu,Y.Du,H.Li,S.He,W.Gao,非线性时间分数阶反应扩散问题的有限差分/有限元方法,计算。数学。申请日:2015、70、573·Zbl 1443.65209号
[49] Y.Liu,Z.Fang,H.Li,S.He,时间分数阶四阶偏微分方程的混合有限元方法,应用。数学。计算2014、243、703·Zbl 1336.65166号
[50] S.S.Siddiqi,S.Arshed,时间分数阶四阶偏微分方程的数值解,国际计算杂志。数学2015921496·Zbl 1339.65155号
[51] H.Tariq,G.Akram,时间分数阶四阶偏微分方程的五次样条技术,数值。方法部分差异。等式2017,33,445·Zbl 1361.65071号
[52] X.Hu,L.Zhang,关于四阶分数阶扩散波和次扩散系统的有限差分方法,应用。数学。计算:20122185019·Zbl 1262.65101号
[53] X.Hu,L.Zhang,四阶分数阶扩散波系统的紧致有限差分格式,计算。物理学。Comm.2011、182、1645·Zbl 1262.65102号
[54] X.Hu,L.Zhang,四阶分数阶扩散波系统的一种新的隐式紧致差分格式,国际计算杂志。数学2014,91,2215·Zbl 1315.65073号
[55] S.Vong,Z.Wang,四阶分数次扩散系统的紧致有限差分格式,Adv.Appl。数学。机械2014年6月419日·Zbl 1305.65190号
[56] A.Khan,M.A.Noor,T.Aziz,求解四阶边值问题系统的参数五次样条方法,J.Optim。理论应用.2004、122、309·兹比尔1092.65062
[57] A.Khan,I.Khan,T.Aziz,参数样条函数逼近综述,应用。数学。计算日期:2005年、171年、983年·Zbl 1092.65009号
[58] T.S.El‐Danaf,A.R.Hadhoud,一次性分数Burgers方程解的参数样条函数,应用。数学。2012、36、4557型·Zbl 1252.65175号
[59] S.M.Hosseini,R.Ghaffari,分数次扩散方程的多项式和非多项式样条方法,应用。数学。2014、38、3554型·Zbl 1427.65168号
[60] X.Li,P.J.Y.Wong,分数次扩散问题的高阶非多项式样条方法,J.Compute。物理2017,328,46·Zbl 1406.65097号
[61] A.S.Berdyshev,B.E.Eshmatov,B.J.Kadirkulov,具有分数导数的四阶混合型方程的边值问题,电子。J.微分方程2016,36,1·Zbl 1336.35253号
[62] R.P.Agarwal,《差分方程和不等式》,马塞尔·德克尔公司,纽约,1992年·Zbl 0925.39001号
[63] K.Omrani,F.Abidi,T.Achouri,N.Khiari,Rosenau方程的新保守有限差分格式,应用。数学。计算日期:2008、201、35·兹比尔1156.65078
[64] H.Seybold,R.Hilfer,计算广义Mittag‐Leffler函数的数值算法,SIAM J.Numer。2008年分析,47,69·Zbl 1190.65033号
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