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分数维空间反应扩散方程的傅里叶谱方法。 (英语) Zbl 1306.65265号

摘要:分数阶微分方程正越来越多地被用作一种强大的建模方法,用于理解非局部性和空间异质性的许多方面。然而,这些模型的数值近似要求很高,并施加了一些计算约束。本文引入Fourier谱方法作为一种有吸引力且易于编码的替代方法,用于积分分数阶Laplacian所描述的分数阶空间反应扩散方程(mathbb{R}^n)的有界矩形域。所提方案的主要优点是,与低阶对应方案相比,它们可以生成分数算子的完全对角表示,具有更高的精度和效率,并且可以直接扩展到二维和三维空间。我们的方法通过解决几个实际感兴趣的问题来说明,包括分数Allen-Cahn、FitzHugh-Nagumo和Gray-Scott模型,以及根据潜在Laplacian算子的分数幂分析这些系统的特性。

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
35K57型 反应扩散方程
35兰特 分数阶偏微分方程
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