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分数扩散的PDE方法:空间分数波动方程。 (英语) Zbl 1430.35245号

作者提出了一种求解演化方程的偏微分方程方法,该方程包含有界域(Omega)中对称、强制、线性、椭圆、二阶算子的二阶时间导数和谱分数幂(s在(0,1)中)。他们将分数扩散实现为半无限圆柱体上提出的非均匀椭圆问题的Dirichlet到Neumann映射(\mathcal{C}=\Omega\times(0,\infty)\)。然后将演化问题写成具有动态边界条件的准静态椭圆问题。推导了其解的空间、时间和时空正则性估计。后一个问题在扩展维中表现出指数衰减,因此建议采用适合于数值近似的截断。使用所述方法建立并分析了两个全离散格式。时间离散基于有限差分离散技术:梯形和蛙跳格式。空间离散化依赖于(Omega)中一阶FEM的张量化,以及扩展变量中合适的(hp)-FEM。对于这两种方案,都证明了其稳定性和误差估计。考虑了Omega中的一阶有限元法,在角点附近进行了网格细化,并在扩展变量中考虑了上述(hp)-有限元法。将梯形格式的先验误差分析推广到开放的、有界的、多边形但不一定是凸域(Omega\subset{mathbb{R}}^2)。给出了一些数值试验。这篇文章很有趣,也很有用。

MSC公司:

35兰特 分数阶偏微分方程
35J70型 退化椭圆方程
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
65M60毫米 涉及偏微分方程初值和初边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法
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