×

具有Caputo和Riemann-Liouville导数的时空分数阶微分方程的高阶有限差分方法。 (英文) Zbl 1382.65259号

摘要:在本文中,我们考虑了具有时间Caputo和空间Riemann-Liouville导数的二维分数阶微分方程的高阶有限差分方法。我们提出了一个方案,并证明了它在时间上收敛于二阶,在空间上收敛于四阶。通过Richardson外推可以提高我们提出的方法的准确性。利用广义最小残差(GMRES)方法得到近似解。为了提高GMRES方法的实现效率,提出了一种预处理方法。

MSC公司:

6500万06 含偏微分方程初值和初边值问题的有限差分方法
35兰特 分数阶偏微分方程
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
65岁15岁 涉及PDE的初值和初边值问题的误差界
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Podlubny,I.:分数微分方程。纽约学术出版社(1999)·Zbl 0924.34008号
[2] Kilbas,A.,Srivastava,H.,Trujillo,J.:分数阶微分方程的理论与应用。Elsevier Science and Technology,阿姆斯特丹(2006)·Zbl 1092.45003号
[3] Zhang,Y.:分数阶偏微分方程的有限差分法。申请。数学。计算。215, 524-529 (2009) ·Zbl 1177.65198号 ·doi:10.1016/j.ac.2009.05.018
[4] Chen,M.,Deng,W.,Wu,Y.:二维时空Caputo-Riesz分数阶扩散方程的超线性收敛算法。申请。数字。数学。70, 22-41 (2013) ·Zbl 1283.65082号 ·doi:10.1016/j.apnum.2013.03.006
[5] Song,J.,Yu,Q.,Liu,F.,Turner,I.:时空分数阶Bloch-Torrey方程的空间二阶精确隐式数值方法。数字。阿尔戈里特姆。doi:10.1007/s11075-013-9768-x·Zbl 1408.65057号
[6] Wang,Z.,Vong,S.,Lei,S.L.:二维时空分数阶微分方程的有限差分格式。国际期刊计算。数学。doi:10.1080/00207160.2015.1009902·Zbl 1390.65083号
[7] Wang,Z.,Vong,S.:修正反常分数次扩散方程和分数次扩散波方程的紧致差分格式。J.计算。物理学。277, 1-15 (2014) ·Zbl 1349.65348号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.08.012
[8] Anatoly,A.,Alikhanov,A:时间分数阶扩散方程的新差分格式。J.计算。物理学。280, 424-438 (2015) ·Zbl 1331.35361号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.09.031
[9] Hao,Z.P.,Sun,Z.Z.,Cao,W.R.:分数阶导数的四阶近似及其应用。J.计算。物理学。281, 787-805 (2015) ·Zbl 1352.65238号 ·doi:10.1016/j.jcp.2014.10.053
[10] Cui,M.:分数阶扩散方程的紧致有限差分法。J.计算。物理学。228, 7792-7804 (2009) ·Zbl 1179.65107号 ·doi:10.1016/j.jcp.2009.07.021
[11] Gao,G.,Sun,Z.:分数次扩散方程的紧致有限差分格式。J.计算。物理学。230, 586-595 (2011) ·Zbl 1211.65112号 ·doi:10.1016/j.jcp.2010.10.007
[12] Vong,S.,Wang,Z.:时间分数阶Fokker-Planck方程的高阶紧致有限差分格式。申请。数学。莱特。43,38-43(2015年)·Zbl 1316.82023号 ·doi:10.1016/j.aml.2014.11.007
[13] Vong,S.,Wang,Z.:非线性分数阶Klein-Gordon方程的高阶紧致格式(2014)。doi:10.1002/num.21912·兹比尔132065122
[14] Liao,H.L.,Sun,Z.Z.:求解抛物型方程的ADI和紧致ADI方法的最大范数误差界。数字。方法。第部分。不同。埃克。26, 37-60 (2010) ·Zbl 1196.65154号 ·doi:10.1002/num.20414
[15] Sun,Z.Z.:偏微分方程的数值方法,第2版。北京科学出版社(2012)·Zbl 1349.65314号
[16] Marchuk,G.I.,Shaidurov,V.V.:差分方法及其外推。纽约斯普林格·弗拉格(1983)·Zbl 0511.65076号 ·doi:10.1007/978-1-4613-8224-9
[17] Lei,S.,Chen,X.,Zhang,X.:高维分数阶扩散方程的多层循环预处理器,提交·Zbl 1481.65140号
[18] Meerschaert,M.M.,Tadjeran,C.:分数阶平流-扩散流方程的有限差分近似。J.计算。申请。数学。172, 65-77 (2004) ·兹比尔1126.76346 ·doi:10.1016/j.cam.2004.01.033
[19] Lin,F.R.,Yang,S.W.,Jin,X.Q.:分数阶扩散方程的预处理迭代方法。J.计算。物理学。256109-117(2014)·Zbl 1349.65314号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.07.040
[20] Wang,H.,Basu,T.:二维空间分数阶扩散方程的快速有限差分方法。SIAM J.科学。计算。34(5),A2444-A2458(2012)·Zbl 1256.35194号 ·数字对象标识码:10.1137/12086491X
[21] Lei,S.L.,Sun,H.W.:分数阶扩散方程的循环预条件。J.计算。物理学。242, 715-725 (2013) ·Zbl 1297.65095号 ·doi:10.1016/j.jcp.2013.02.025
[22] 瓦尔加,R.S.:Gerṡgorin和他的圈子。施普林格科学与商业(2010)·Zbl 1057.15023号
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。