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非线性分数阶广义波动方程SAV-Fourier谱方法的无条件能量耗散和误差估计。 (英语) Zbl 1480.35349号

摘要:本文考虑一种二阶标量辅助变量傅里叶谱方法来求解非线性分数阶广义波动方程。首先建立了完全离散格式的无条件能量守恒或耗散性质。接下来,我们利用时空误差分裂参数获得了全离散格式的无条件最优误差估计,它克服了强非线性系统引起的时间步长限制,或者对于分数阶无阻尼或阻尼波动方程,非线性项满足全局Lipschitz条件假设所需的限制。最后,给出了一些数值实验来验证我们的理论分析。

理学硕士:

第35季度53 KdV方程(Korteweg-de-Vries方程)
65M70型 偏微分方程初值和初边值问题的谱、配置及相关方法
2006年6月65日 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
65号35 偏微分方程边值问题的谱、配置及相关方法
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
65奈拉 涉及偏微分方程的边值问题的误差界
26A33飞机 分数导数和积分
35兰特 分数阶偏微分方程
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参考文献:

[1] Bratsos,AG,关于Klein-Gordon方程的数值解,Numer。方法部分差异。Equ.、。,25, 939-951 (2009) ·Zbl 1169.65087号 ·doi:10.1002/num.20383
[2] Rashidinia,J。;加西米,M。;Jalilian,R.,非线性Klein-Gordon方程的数值解,J.Compute。申请。数学。,233, 1866-1878 (2010) ·Zbl 1183.65129号 ·doi:10.1016/j.cam.2009.09.023
[3] 邓,D。;Zhang,C.,一类非线性粘性波方程的紧凑型多步ADI解算器的分析与应用,应用。数学。型号。,39, 1033-1049 (2015) ·Zbl 1432.65119号 ·doi:10.1016/j.apm.2014.07.031
[4] 坎帕。;Dauxois,T。;Ruffo,S.,《具有长程相互作用的可解模型的统计力学和动力学》,Phys。众议员,480,57-159(2009)·doi:10.1016/j.physrep.2009.07.001
[5] Shomberg,JL,任意有界区域上带分数扩散算子和(C^0)势的半线性强阻尼波动方程的适定性,Rocky Mt.J.Math。,49, 1307-1334 (2019) ·Zbl 1437.35503号 ·doi:10.1216/RMJ-2019-49-4-1307
[6] 陈,S。;蒋,X。;刘,F。;Turner,I.,Riesz空分电报方程的高阶无条件稳定差分格式,J.Compute。申请。数学。,278, 119-129 (2015) ·Zbl 1304.65202号 ·doi:10.1016/j.cam/2014.09.028
[7] Ran,M。;Zhang,C.,一类分数维非线性阻尼波方程的紧致差分格式,计算。数学。申请。,71, 1151-1162 (2016) ·Zbl 1443.65138号 ·doi:10.1016/j.camwa.2016.01.019
[8] 布,W。;Tang,Y。;Wu,Y。;Yang,J.,二维时空分数阶Bloch-Torley方程的有限差分/有限元方法,J.Compute。物理。,293, 264-279 (2015) ·Zbl 1349.65440号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.06.031
[9] 李,M。;顾,X-M;黄,C。;费,M。;Zhang,G.,强耦合非线性分数阶薛定谔方程的快速线性化保守有限元方法,J.Comput。物理。,358, 256-282 (2018) ·Zbl 1382.65320号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.12.044
[10] 李,M。;黄,C。;Zhao,Y.,耦合分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的快速保守数值算法,Numer。算法,84,1081-1119(2019)·Zbl 1442.65168号 ·doi:10.1007/s11075-019-00793-9
[11] Wang,Y。;Mei,L.,耦合非线性空分薛定谔方程的守恒谱Galerkin方法,国际计算杂志。数学。,96, 2387-2410 (2019) ·Zbl 1499.65442号 ·doi:10.1080/00207160.2018.1563687
[12] 王,P。;Huang,C.,分数阶薛定谔方程的保结构数值方法,应用。数字。数学。,129, 137-158 (2018) ·Zbl 1393.65055号 ·doi:10.1016/j.apnum.2018.03.008
[13] 王,P。;Huang,C.,非线性分数阶Schrödinger方程的能量守恒差分格式,J.Compute。物理。,293, 238-251 (2015) ·Zbl 1349.65346号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.03.037
[14] Wang,J。;肖,A.,守恒傅里叶谱方法和空间分数阶Klein-Gordon-Schrödinger方程的数值研究,应用。数学。计算。,350, 348-365 (2019) ·Zbl 1429.65254号 ·doi:10.1016/j.cam.2018.10.040
[15] Wang,N。;Huang,C.,非线性分数阶Ginzburg-Landau方程的一种有效的分步拟紧致有限差分方法,计算。数学。申请。,75, 2223-2242 (2018) ·Zbl 1409.65057号 ·doi:10.1016/j.camwa.2017.12.005
[16] 张,H。;蒋,X。;王,C。;Chen,S.,空间分数阶非线性薛定谔方程的Crank-Nicolson Fourier谱方法及其参数估计,国际期刊计算。数学。,96, 238-263 (2019) ·兹比尔1513.65322 ·doi:10.1080/00207160.2018.1434515
[17] 邢,Z。;Wen,L.,Riesz空分sine-Gordon方程的保守差分格式,Adv.Differ。Equ.、。,238, 22 (2018) ·Zbl 1446.65094号
[18] Fu,Y。;蔡伟(Cai,W.)。;Wang,Y.,非线性分数哈密顿波动方程的显式结构保护算法,应用。数学。莱特。,102106-123(2020)·Zbl 1440.65087号 ·doi:10.1016/j.aml.2019.106123
[19] Macías-Díaz,JE,多维Riesz空分非线性波动方程的显式耗散-保护方法,Commun。非线性科学。数字。模拟。,59, 67-87 (2018) ·Zbl 1510.65200号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2017.10.19
[20] 马西亚斯·迪亚斯,JE;Hendy,AS;De Staelen,RH,具有Riesz空间分数导数的相对论波方程的伪能量不变方法,计算。物理学。社区。,224, 98-107 (2018) ·Zbl 07694296号 ·doi:10.1016/j.cpc.2017.11.008
[21] Macías-Díaz,JE,非线性多维分数阶波动方程的数值高效耗散-保护隐式方法,J.Sci。计算。,77, 1-26 (2018) ·Zbl 1407.65119号 ·doi:10.1007/s10915-018-0692-z
[22] 马西亚斯·迪亚斯,JE;Hendy,AS;De Staelen,RH,Riesz空间分数阶非线性波动方程的紧致四阶空间能量守恒方法,应用。数学。计算。,325, 1-14 (2018) ·Zbl 1429.65190号
[23] 谢军。;Zhang,Z.,分数维空间非线性波动方程的有效耗散保护四阶差分求解器,J.Sci。计算。,79, 1753-1776 (2019) ·Zbl 1422.65192号 ·doi:10.1007/s10915-019-00921-6
[24] 谢军。;张,Z。;Liang,D.,高维非线性分数阶广义波动方程的一种新的四阶能量耗散差分方法,Commun。非线性科学。数字。模拟。,78, 104850 (2019) ·Zbl 1475.65085号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2019.104850
[25] Matsuo,T。;Furihata,D.,复值非线性偏微分方程的耗散或保守有限差分格式,计算。物理。,171, 425-447 (2001) ·Zbl 0993.65098号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6775
[26] 杨,X。;赵,J。;王,Q。;Shen,J.,基于不变能量求积方法的三分量Cahn-Hilliard相场模型的数值近似,数学。模型方法应用。科学。,27, 1993-2030 (2017) ·Zbl 1393.80003号 ·doi:10.1142/S0218202517500373
[27] 李,Y-W;Wu,X.,求解多符号哈密顿偏微分方程的通用局部保能积分器,J.Compute。物理。,301, 141-166 (2015) ·Zbl 1349.65518号 ·doi:10.1016/j.jcp.2015.08.023
[28] 龚,Y。;蔡,J。;Wang,Y.,Hamilton偏微分方程一般多符号公式的一些新的结构表示算法,J.Compute。物理。,279, 80-102 (2014) ·Zbl 1352.65647号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.09.001
[29] 江,C。;蔡伟(Cai,W.)。;Wang,Y.,基于不变能量求积方法的sine-Gordon方程的线性隐式局部能量保持格式,J.Sci。计算。,80, 1629-1655 (2019) ·Zbl 1428.65028号 ·doi:10.1007/s10915-019-01001-5
[30] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度流的一类新型高效稳健能量稳定方案,SIAM Rev.,61,474-506(2019)·Zbl 1422.65080号 ·doi:10.1137/17M1150153
[31] 沈杰。;徐,J。;Yang,J.,梯度流的标量辅助变量(SAV)方法,J.Compute。物理。,353, 407-416 (2018) ·Zbl 1380.65181号 ·doi:10.1016/j.jcp.2017.10.021
[32] Li,X.,Shen,J.:相场晶体方程SAV-Fourier谱方法的稳定性和误差估计。arXiv(2019)
[33] 江,C。;龚,Y。;蔡伟(Cai,W.)。;Wang,Y.,基于多标量辅助变量方法的Camassa-Holm方程的线性隐式结构保留方案,J.Sci。计算。,1629-1655年(2020年)·Zbl 1436.65104号 ·doi:10.1007/s10915-019-01001-5
[34] 李,X。;沈杰。;Rui,H.,梯度流SAV块中心有限差分法的能量稳定性和收敛性,数学。计算。,88, 2047-2068 (2019) ·兹比尔1422.65165 ·doi:10.1090/com/3428
[35] 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) ·Zbl 1382.65349号 ·doi:10.1137/130934192
[36] Wang,N。;费,M。;黄,C。;张,G。;Li,M.,二维分数阶非线性波动方程的耗散-守恒Galerkin-Legendre谱方法,计算。数学。申请。,80617-635(2020)·Zbl 1447.65093号 ·doi:10.1016/j.camwa.2020.04.013
[37] 李,B。;Sun,W.,多孔介质中不可压缩混溶流动Galerkin混合有限元法的无条件收敛性和最佳误差估计,SIAM J.Numer。分析。,51, 1959-1977 (2013) ·Zbl 1311.76067号 ·数字对象标识代码:10.1137/120871821
[38] 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
[39] Si,Z。;Wang,J。;Sun,W.,Navier-Stokes方程修正特征FEM的无条件稳定性和误差估计,数值。数学。,134, 139-161 (2016) ·Zbl 1346.76073号 ·doi:10.1007/s00211-015-0767-9
[40] 张,H。;蒋,X。;曾,F。;Karniadakis,GE,非线性空分反应扩散方程的稳定半隐式傅里叶谱方法,J.Compute。物理。,405, 109-141 (2020) ·Zbl 1453.65370号 ·doi:10.1016/j.jcp.2019.109141
[41] 安斯沃思,M。;Mao,Z.,分数阶Cahn-Hilliard方程的分析和近似,SIAM J.Numer。分析。,55, 1689-1718 (2017) ·Zbl 1369.65124号 ·doi:10.1137/16M1075302
[42] 亚当斯,RA;Fournier,JF,Sobolev Spaces,C713-C734(2003),阿姆斯特丹:Elsevier,Amsterdam
[43] 沈杰。;Tang,T。;Wang,LL,谱方法:算法、分析和应用(2011),柏林:施普林格,柏林·Zbl 1227.65117号 ·doi:10.1007/978-3-540-71041-7
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