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基于切比雪夫小波配置法的时间分数阶扩散波方程数值解。 (英语) Zbl 1404.65205号

摘要:应用第二类切比雪夫小波配置法求解一类时间分数阶扩散波方程。利用第二类移位切比雪夫多项式,导出了单个切比雪夫小波在Riemann-Liouville意义下的分数积分公式。此外,给出了二维第二类切比雪夫小波展开的收敛性和精度估计。在建立解的表达式的过程中,会自动考虑所有的初始和边界条件,这对于求解所考虑的问题非常方便。基于配置技术,使用第二类切比雪夫小波将问题简化为线性代数方程组的求解。通过几个实例验证了该方法的可靠性和有效性。

MSC公司:

65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
65T60型 小波的数值方法
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
41A50型 最佳逼近,切比雪夫系统
35升11 分数阶偏微分方程
26A33飞机 分数导数和积分
35问题35 与流体力学相关的PDE
76兰特 扩散

软件:

Matlab公司
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参考文献:

[1] 陈,J。;刘,F。;Anh,V。;沈,S。;刘,Q。;Liao,C.,带阻尼分数阶扩散波方程的解析解和数值解,应用数学与计算,219,4,1737-1748,(2012)·Zbl 1290.35306号 ·doi:10.1016/j.amc.2012.08.014
[2] Darzi,R。;穆罕默德扎德,B。;穆萨维,S。;Beheshti,R.,求解分数阶微分方程和分数阶扩散波方程的Sumudu变换方法,《数学与计算机科学杂志》,2013,6,79-84,(2013)
[3] Ray,S.S.,用分解方法求解时间分数阶扩散波方程的精确解,《物理脚本》,75,1,53-61,(2007)·Zbl 1197.35147号 ·doi:10.1088/0031-8949/75/1/008
[4] 黄,J。;Tang,Y。;瓦茨奎兹,L。;Yang,J.,时间分数阶扩散波方程的两个有限差分格式,数值算法,64,4,707-720,(2013)·Zbl 1284.65103号 ·doi:10.1007/s11075-012-9689-0
[5] Zeng,F.,时间分数阶扩散波方程的二阶稳定有限差分格式,科学计算杂志,65,1,411-430,(2015)·Zbl 1408.65058号 ·doi:10.1007/s10915-014-9966-2
[6] 太阳,Z.-Z。;Wu,X.,扩散波系统的全离散差分格式,应用数值数学,56,2,193-209,(2006)·Zbl 1094.65083号 ·doi:10.1016/j.apnum.2005.03.003
[7] 胡,X。;Zhang,L.,四阶分数阶扩散波系统的紧致有限差分格式,计算机物理通信,182,8,1645-1650,(2011)·Zbl 1262.65102号 ·doi:10.1016/j.cpc.2011.04.013
[8] 侯赛尼,V.R。;Shivanian,E。;Chen,W.,求解含阻尼时间分数阶扩散波方程的局部径向点插值(MLRPI)方法,计算物理杂志,312307-332,(2016)·Zbl 1352.65348号 ·doi:10.1016/j.jcp.2016.02.030
[9] 埃森,A。;O.塔斯博赞。;尤卡尔,Y。;Yagmurlu,N.M.,解分数阶扩散和分数阶扩散波方程的B样条配置法,第比利斯数学杂志,8,2,181-193,(2015)·兹比尔1342.80013 ·doi:10.1515/tmj-2015-0020
[10] 毛,Z。;肖,A。;于,Z。;Shi,L.,一类分数阶扩散波方程的有限差分和正弦配置逼近,应用数学杂志,2014,(2014)·Zbl 1442.65295号 ·doi:10.1155/2014/536030
[11] 毛,Z。;肖,A。;于,Z。;Shi,L.,一类分数阶扩散波方程的Sinc-chebyshev配置方法,科学世界杂志,2014,(2014)·doi:10.1155/2014/143983
[12] 内马蒂,S。;Sedaghat,S.,基于第二类切比雪夫多项式求解时间分数阶扩散波方程的矩阵方法,应用数学与计算杂志,51,1-2189-207,(2016)·兹比尔1342.65199 ·doi:10.1007/s12190-015-0899-1
[13] 多哈,E.H。;Bhrawy,A.H。;Ezz-Eldien,S.S.,新的雅可比运算矩阵:求解分数阶微分方程的应用,应用数学建模,36,10,4931-4943,(2012)·兹比尔1252.34019 ·doi:10.1016/j.apm.2011.12.031
[14] Bhrawy,A.H。;多哈,E.H。;巴利亚努,D。;Ezz-Eldien,S.S.,时间分数阶扩散波方程数值解的基于雅可比运算矩阵的谱τ算法,计算物理杂志,293142-156,(2015)·Zbl 1349.65504号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.03.039
[15] 胡什曼达斯(Hooshmandasl,M.R.)。;海达里,M.H。;Cattani,C.,通过分数阶勒让德函数对分数次扩散和时间分数次扩散波方程的数值解,《欧洲物理杂志》Plus,131,8,第268条,(2016)·doi:10.1140/epjp/i2016-16268-2
[16] Barikbin,Z.,《含阻尼时间分数阶扩散波方程的Ritz-Galerkin方法中具有更满意函数的二维Bernoulli小波》,数学科学,11,3,195-202,(2017)·Zbl 1407.65210号 ·doi:10.1007/s40096-017-0214-4
[17] 海达里,M.H。;Hooshmandasl,M.R。;Maalek Ghaini,F.M.M。;Cattani,C.,时间分数扩散波方程的小波方法,《物理学快报》A,379,3,71-76,(2015)·Zbl 1304.35748号 ·doi:10.1016/j.physleta.2014.11.012
[18] 李毅。;Sun,N。;郑,B。;王,Q。;张勇,解Riccati微分方程的小波运算矩阵法,非线性科学与数值模拟中的通信,19,3,483-493,(2014)·Zbl 1470.65144号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2013.05.022
[19] Balaji,S.,解分数阶Riccati微分方程的Legendre小波运算矩阵法,埃及数学学会杂志,23,2,263-270,(2015)·Zbl 1330.65211号 ·doi:10.1016/j.joems.2014.04.007
[20] 海达里,M.H。;Hooshmandasl,M.R。;Mohammadi,F.,求解Dirichlet边界条件分数阶偏微分方程的Legendre小波方法,应用数学与计算,234267-276,(2014)·Zbl 1298.65181号 ·doi:10.1016/j.amc.2014.02.047
[21] Li,Y.,使用Chebyshev小波求解非线性分数阶微分方程,非线性科学与数值模拟中的通信,15,9,2284-2292,(2010)·Zbl 1222.65087号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2009.09.020
[22] Wang,Y。;朱,L.,用Euler小波方法求解分数阶非线性Volterra积分微分方程,差分方程进展,2017,第27条,(2017)·Zbl 1422.45001号 ·doi:10.1186/s13662-017-1085-6
[23] 朱,L。;Fan,Q.,用第二类Chebyshev小波求解分数阶非线性Fredholm积分微分方程,非线性科学与数值模拟通信,17,63333-2341,(2012)·Zbl 1335.45002号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2011.10.014
[24] Abd-Elhameed,W.M。;多哈,E.H。;Youssri,Y.H.,利用第三类和第四类切比雪夫多项式求解二阶多点边值问题的新小波配置方法,抽象与应用分析,2013,(2013)·Zbl 1291.65238号 ·doi:10.1155/2013/542839
[25] 陈,Y。;Sun,L。;李,X。;Fu,X.,利用第二类Chebyshev小波数值求解非线性分数阶积分微分方程,工程与科学中的计算机建模,90,5,359-378,(2013)·Zbl 1356.65192号
[26] 古普塔,A.K。;Saha Ray,S.,使用第二类Chebyshev小波方法求解分数阶五阶Sawada-Kotera方程的数值处理,应用数学建模,39,17,5121-5130,(2015)·Zbl 1443.65244号 ·doi:10.1016/j.apm.2015.04.003
[27] 伊利诺伊州切利克。,求解广义Burgers-Huxley方程的Chebyshev小波配置法,应用科学中的数学方法,39,3,366-377,(2016)·Zbl 1333.65116号 ·doi:10.1002/mma.3487
[28] Podlubny,I.,《分数微分方程:分数导数、分数微分方程及其解的方法及其应用简介》。《分数微分方程:分数导数、分数微分方程及其应用方法简介》,《科学与工程中的数学》,198,(1999),纽约州纽约市,美国:学术出版社,纽约州,美国·Zbl 0924.34008号
[29] 周,F。;Xu,X.,对流扩散方程的第二类Chebyshev小波数值解,应用数学与计算,247353-67,(2014)·Zbl 1339.65198号 ·doi:10.1016/j.amc.2014.08.091
[30] 新罕布什尔州斯威兰。;Nagy,A.M。;El-Sayed,A.A.,解空间分数阶扩散方程的第二类移位切比雪夫多项式,混沌、孤子和分形,73,141-147,(2015)·Zbl 1352.65401号 ·doi:10.1016/j.chaos.2015.01.010
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