×

快速非均匀\(\mathrm)的无条件最优\(H^1\)-误差估计{五十} 2-1页_\sigma)格式。 (英语) 兹伯利07676497

摘要:本文研究求解非均匀网格上非线性细分扩散方程的快速二阶格式的无条件最优(H^1)-误差估计。我们使用Galerkin有限元方法(FEM)离散空间方向,使用牛顿线性化方法近似非线性项,使用指数和近似(SOE)加速计算Caputo导数。我们对无条件最优(H^1)误差估计的分析涉及时空误差分裂方法、改进的离散分数Grönwall不等式和误差卷积结构。为了找到一个合适的测试函数来估计H^1误差,我们在这里考虑了两种情况:线性和高阶FEM空间,分别在测试函数中使用时间离散算子和拉普拉斯算子。数值试验证明了该格式的有效性和无条件最优误差收敛性。

理学硕士:

65-XX岁 数值分析
11T23号 指数和
26A33飞机 分数导数和积分
35兰特 分数阶偏微分方程
65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin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
35K61型 非线性抛物方程的非线性初边值问题
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] 阿加瓦尔,P。;Berezansky,L。;Braverman,E。;Domoshnitsky,A.,泛函微分方程的非振荡理论及其应用(2012),纽约:Springer,纽约·Zbl 1253.34002号 ·doi:10.1007/978-1-4614-3455-9
[2] 尤斯特,S。;Acedo,L。;Lindenberg,K.,(A+B\右箭头C\)A+B→C反应-再扩散过程中的反应前沿,Phys。E版,69,036126(2004)·doi:10.1103/PhysRevE.69.036126
[3] Bouchaud,J。;Georges,A.,《无序介质中的异常扩散:统计机制、模型和物理应用》,Phys。代表,195127-293(1990)·doi:10.1016/0370-1573(90)90099-N
[4] Jin,B。;李,B。;Zhou,Z.,非线性细分扩散方程的数值分析,SIAM J.Numer。分析。,56, 1, 1-23 (2018) ·兹比尔1422.65228 ·doi:10.1137/16M1089320
[5] 李,D。;Sun,W。;Wu,C.,具有非光滑解的时间分数阶抛物型方程的一种新的数值方法,Numer。数学。西奥。方法。申请。,14, 2, 355-376 (2021) ·Zbl 1488.65256号 ·doi:10.4208/nmtma。OA-2020-0129号文件
[6] Jin,B。;李,B。;Zhou,Z.,分数阶发展方程的高阶BDF卷积求积修正,SIAM J.Sci。计算。,39、6、A3129-A3152(2017)·Zbl 1379.65078号 ·doi:10.1137/17M1118816
[7] Kopteva,N.,二维和三维分数导数问题的分级均匀网格上l1方法的误差分析,数学。公司。,88, 2135-2155 (2019) ·Zbl 1417.65152号 ·doi:10.1090/com/3410
[8] 廖,H。;李,D。;Zhang,J.,线性反应细分扩散方程非均匀l1公式的夏普误差估计,SIAM J.Numer。分析。,56, 1112-1133 (2018) ·Zbl 1447.65026号 ·doi:10.1137/17M1131829
[9] 廖,H。;Mclean,W。;Zhang,J.,线性反应-细分扩散问题的非均匀时间步长二阶格式,Commu。计算。物理。,30, 2, 567-601 (2021) ·Zbl 1473.65110号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2020-0124号文件
[10] 廖,H。;McLean,W。;Zhang,J.,离散Grönwall不等式及其在细分扩散问题数值格式中的应用,SIAM J.Numer。分析。,57, 218-237 (2019) ·Zbl 1414.65008号 ·doi:10.1137/16M1175742
[11] Brunner,H.,用配点法求解弱奇异Volterra积分方程,数学。计算。,45, 417-437 (1985) ·Zbl 0584.65093号 ·doi:10.1090/S0025-5718-1985-0804933-3
[12] McLean,W。;Mustapha,K.,分数阶波动方程的二阶精确数值方法,Numer。数学。,105, 481-510 (2007) ·Zbl 1111.65113号 ·doi:10.1007/s00211-006-0045-y
[13] 廖,H。;Yan,Y。;Zhang,J.,半线性细分扩散方程快速二级线性化算法的无条件收敛,J.Sci。计算。,80, 1-25 (2019) ·Zbl 1450.65078号 ·doi:10.1007/s10915-019-00927-0
[14] 李,D。;吴,C。;Zhang,Z.,时间方向上具有非光滑解的非线性时间分数抛物型问题的线性化Galerkin FEM,科学杂志。计算。,80, 403-419 (2019) ·Zbl 1418.65179号 ·doi:10.1007/s10915-019-00943-0
[15] 李,D。;Wang,J.,强非线性抛物系统Crank-Nicolson-Galerkin FEM的无条件最优误差分析,J.Sci。计算。,72, 892-915 (2017) ·Zbl 1377.65118号 ·文件编号:10.1007/s10915-017-0381-3
[16] 李,D。;张杰。;Zhang,Z.,非线性时间分数次反应-细分扩散方程线性化Galerkin方法的无条件最优误差估计,J.Sci。计算。,76, 848-866 (2018) ·Zbl 1397.65173号 ·doi:10.1007/s10915-018-0642-9
[17] 吉,B。;廖,H。;Gong,Y.,时间分数分子束外延生长模型的自适应二阶Crank-Nicolson时间步进方案,SIAM J.Sci。计算。,42、3、B738-B760(2020年)·Zbl 1464.35229号 ·doi:10.1137/19M1259675
[18] 廖,H。;Tang,T。;Zhou,T.,时间分数阶Allen-Cahn方程的变时间步长能量稳定和最大界保持格式,SIAM J.Sci。计算。,43、5、A3503-A3526(2021)·Zbl 1481.65142号 ·数字对象标识代码:10.1137/20M1384105
[19] 廖,H。;Tang,T。;Zhou,T.,时间分数阶Allen-Cahn方程的二阶非均匀时步最大原理保持格式,J.Compute。物理。,414, 109473 (2020) ·Zbl 1440.65116号 ·doi:10.1016/j.jcp.2020.109473
[20] 江,S。;张杰。;张,Q。;Zhang,Caputo分数阶导数的快速计算及其在分数阶扩散方程中的应用,Commun。计算。物理。,21, 650-678 (2017) ·Zbl 1488.65247号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2016-0136
[21] Yan,Y。;孙,Z。;Zhang,J.,Caputo分数阶导数的快速计算及其在分数阶扩散方程中的应用,二阶格式,Commun。计算。物理。,22, 1028-1048 (2017) ·Zbl 1488.65306号 ·doi:10.4208/cicp。OA-2017-0019
[22] 巴菲特D。;Hesthaven,J.,分数阶微分方程的核压缩格式,SIAM J.Numer。分析。,55, 496-520 (2017) ·Zbl 1359.65106号 ·doi:10.137/15M1043960
[23] 朱,H。;Xu,C.,时间分数阶扩散方程的快速高阶方法,SIAM J.Numer。分析。,57, 2829-2849 (2019) ·Zbl 1435.65147号 ·doi:10.1137/18M1231225
[24] 郭,L。;曾,F。;特纳,I。;Burrage,K。;Karniadakis,G.,《调和分数微积分的高效多步骤方法:算法和模拟》,SIAM J.Sci。计算。,41,A2510-A2535(2019)·Zbl 07099350号 ·doi:10.1137/18M1230153
[25] Banjai,L。;Lopez-Fernatez,M.,分数积分和分数微分方程的高效高阶算法,数值。数学。,141, 289-317 (2019) ·Zbl 1408.65102号 ·doi:10.1007/s00211-018-1004-0
[26] 孙,J。;聂,D。;Deng,W.,Riemann-Liouville分数阶导数卷积求积的快速算法,应用。数字。数学。,145, 384-410 (2019) ·Zbl 1477.65049号 ·doi:10.1016/j.apnum.2019.05.001
[27] 穆斯塔法,K。;阿卜杜拉,B。;Furati,K.,时间分数阶扩散方程的非连续Petrov-Galerkin方法,SIAM J.Numer。分析。,52, 2512-2529 (2014) ·Zbl 1323.65109号 ·数字对象标识代码:10.1137/140952107
[28] 吕,C。;Xu,C.,时间分数阶扩散方程高阶方法的误差分析,SIAM J.Sci。计算。,38, 5, 2699-2724 (2016) ·Zbl 1348.65123号 ·数字对象标识码:10.1137/15M102664X
[29] Alikhanov,A.,时间分数扩散方程的一种新的差分格式,J.Compute。物理。,280, 424-438 (2015) ·Zbl 1349.65261号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.09.031
[30] 曹,J。;徐,C。;Wang,Z.,时间分数阶扩散方程的高阶有限差分/谱逼近,Adv.Mater。Res.,875781-785(2014)·doi:10.4028/www.scientific.net/AMR.875-877.781
[31] 李,B。;高,H。;Sun,W.,非线性热敏电阻方程的Crank-Nicolson-Galerkin方法的无条件最优误差估计,SIAM J.Numer。分析。,52, 933-954 (2014) ·Zbl 1298.65160号 ·数字对象标识代码:10.1137/120892465
[32] 李,D。;Wang,J。;Zhang,J.,非线性时间分数阶Schrödinger方程的无条件收敛L1 Galerkin FEM,SIAM J.Sci。计算。,39、6、A3067-A3088(2017)·兹比尔1379.65079 ·doi:10.1137/16M1105700
[33] Ren,J。;廖,H。;Zhang,Z.,反应-细分扩散方程非均匀时间网格上有限元方法的超收敛误差估计,J.Sci。计算。,84, 2, 38 (2020) ·Zbl 1452.65247号 ·doi:10.1007/s10915-020-01290-1
[34] Ren,J。;廖,H。;张杰。;Zhang,Z.,反应-细分扩散问题两种时间步进格式的Sharp H1-形式误差估计,J.Compute。申请。数学。,389, 113352 (2021) ·Zbl 1467.65086号 ·doi:10.1016/j.cam.2020.113352
[35] 李,X。;廖,H。;Zhang,L.,用于细分扩散问题的具有不等时间步长的二阶快速紧致格式,Numer。阿尔戈。,86, 1011-1039 (2021) ·Zbl 1466.65072号 ·doi:10.1007/s11075-020-00920-x
[36] Thomee,V.,《抛物线问题的Glalerkin有限元方法》(1997),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 0884.65097号 ·数字对象标识代码:10.1007/978-3-662-03359-3
[37] 周,B。;陈,X。;Li,D.,非线性时间分数阶抛物方程的非均匀Alikhanov线性化Galerkin有限元方法,J.Sci。计算。,85, 2, 39 (2020) ·Zbl 1453.65350号 ·doi:10.1007/s10915-020-01350-6
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。