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用无网格奇异边界法数值求解带有非线性源项的修正反常扩散方程。 (英语) Zbl 1464.65102号

摘要:在本研究中,采用奇异边界法求解二维空间中具有非线性源项的修正反常扩散过程,初始边界条件和Dirichlet型边界条件。该过程被建模为Riemann-Liouville分数导数意义下的二维非线性时间分数次扩散方程。采用分裂格式将非齐次控制方程的解分裂为齐次解和特解。我们给出了计算特解和齐次解的数值运算。为了获得近似的特解和齐次解,我们分别采用了MPS方法和SBM方法。我们使用(θ)加权有限差分方法作为时间导数的时间离散化。我们对非线性源项采用预测-校正算法。通过与其他方法的对比检验,证明了SBM应用于方程的准确性。因此,对不同区域的一些数值算例进行了测试,并与精确的解析解进行了比较,以显示数值方法的有效性和准确性,并与其他方法进行了比较。

MSC公司:

65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题的边界元方法
35兰特 分数阶偏微分方程

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全文: 内政部

参考文献:

[1] 舒默,R。;本森,医学博士。;Meerschaert,M.M。;Wheatcraft,S.W.,分数对流扩散方程的欧拉推导,《污染水文学杂志》,48,69(2001)
[2] Gorenflo,R。;Mainardi,F。;Scalas,E。;Raberto,M.,分数微积分和连续时间金融,III.扩散极限,数学金融(Konstanz,2000),数学趋势(2001)·Zbl 1138.91444号
[3] Sabatelli,L。;基廷,S。;达德利,J。;Richmond,P.,《金融市场中的等待时间分布》,《欧洲物理杂志》B,27,273(2002)
[4] Abbasbandy,S。;Shirzadi,A.,具有积分条件的二维扩散方程的无网格方法,Eng Anal Boundary Elem,34,121031-1037(2010)·Zbl 1244.76068号
[5] Hilfer,R.,《分数阶微积分在物理学中的应用》(2000),《世界科学:世界科学新加坡》·Zbl 0998.26002号
[6] 傅志杰。;杨利伟。;朱洪秋。;Xu,W.-Z.,解多期时间分数阶扩散波方程的半解析配置trefftz格式,工程分析约束元素,98,137-146(2019)·Zbl 1404.65193号
[7] 傅志杰。;罗茨基,S。;Sun,H.-G。;马,J。;Khan,M.A.,2d/3d不规则域下变阶时间分数偏微分方程的基于核的鲁棒解算器,应用数学-莱特,94,105-111(2019)·Zbl 1411.65137号
[8] 傅志杰。;Chen,W。;Yang,H.-T.,拉普拉斯变换时间分数阶扩散方程的边界粒子法,《计算物理杂志》,235,C,52-66(2013)·Zbl 1291.76256号
[9] Meerschaert,M.M。;Tadjeran,C.,双边空间分数阶偏微分方程的有限差分逼近,应用数值数学,56,80(2006)·Zbl 1086.65087号
[10] Nayroles,B。;Touzot,G。;Villon,P.,《FEM的推广:漫反射近似和漫反射元素》,《计算力学》,10307(1992)·Zbl 0764.65068号
[11] 杜阿尔特,C。;Oden,J.,使用云的h-p自适应方法,计算方法应用机械工程,139,237(1996)·Zbl 0918.73328号
[12] 南部阿特卢里。;Zhu,T.,计算力学中的一种新的无网格局部Petrov-Galerkin(MLPG)方法,计算力学,22117-127(1998)·兹比尔0932.76067
[13] Shivanian,E.,通过移动最小二乘近似求解三维非线性波动方程的无网格局部petrov-galerkin(MLPG)方法,Eng-Ana边界元,50,249-257(2015)·Zbl 1403.65076号
[14] 朱,T。;张建德。;Atluri,S.N.,《…中的局部边界积分方程(LBIE)方法和无网格离散方法》,《计算力学》,21,223(1998)·Zbl 0920.76054号
[15] Melenk,J.M。;Babíska,I.,单位划分有限元法:基本理论和应用,计算方法应用机械工程,139289(1996)·Zbl 0881.65099号
[16] Kansa,E.,Multisquarcs——一种离散数据近似方案,应用于计算流体动力学。I曲面近似和偏导数估计,Comput Math Appl,19,8-9,127-145(1990)·Zbl 0692.76003号
[17] 穆萨维,S.H。;Ashrafizaadeh,M.,解决复杂几何上Boltzmann方程的三维无网格数值方法的发展,计算流体,181,236-247(2019)·Zbl 1410.76371号
[18] Aslefallah,M。;Shivanian,E.,基于径向基函数的非线性分数阶积分微分反应扩散方程,《欧洲物理杂志》,130,47,1-9(2015)
[19] Shivanian,E.,基于径向基和样条插值的二维和三维非均匀双调和边值问题无网格方法,Zeitschrift fur Naturforschung A,70,8,673-682(2015)
[20] Aslefallah,M。;Shivanian,E.,基于RBF的时间分数阶扩散波方程的高效无网格方法,Afrika Matematika,29,7-8,1203-1214(2018)·Zbl 1413.65319号
[21] Shivanian,E。;Aslefallah,M.,使用径向基函数对非局部积分条件下二维双曲方程的数值解,《国际工业数学杂志》,11,1,25-34(2019)
[22] Lucy,L.B.,《聚变过程测试的数值方法》,Astron J,88,1013(1977)
[23] 刘伟凯。;S·6月。;张义峰,再现核粒子方法,国际数值方法流体,211081(1995)·兹伯利0881.76072
[24] Liu,G.R.,《无网格方法:超越有限元方法》(2003),CRC出版社·Zbl 1031.74001号
[25] Shivanian,E.,人口动力学中非线性偏积分微分方程的无网格局部径向点插值(MLRPI)分析,Eng-Anal边界元,37,1693(2013)·Zbl 1287.65091号
[26] Dehghan,M。;Ghesmati,A.,基于径向点插值法(RPIM)的局部弱无网格技术对二维正弦-戈登孤子的数值模拟,Comput Phys Commun,181772(2010)·Zbl 1205.65267号
[27] Shivanian,E.,三维非线性波动方程的无网格局部和谱无网格径向点插值(MLRPI和SMRPI)分析,海洋工程,89,173-188(2014)
[28] Shivanian,E.,《一种新的谱无网格径向点插值(SMRPI)方法:无网格弱形式的良好替代方法》,《Eng-Anal Bound Elem》,54,1-12(2015)·Zbl 1403.65097号
[29] Shivanian E.,Aslefallah M.局部应用于二维伪抛物方程的谱径向点插值方法的稳定性和收敛性。数值方法部分微分方程2017;33(3):724-741.; Shivanian E.,Aslefallah M.局部应用于二维伪抛物方程的谱径向点插值方法的稳定性和收敛性。数值方法部分微分方程2017;33(3):724-741. ·Zbl 1381.65075号
[30] 费尔威瑟,G。;Karageorghis,A.,椭圆边值问题的基本解方法,高级计算数学,9(1998)·Zbl 0922.65074号
[31] Golberg,医学硕士。;Chen,C.S。;Bowman,H.,《在边界元法中使用径向基函数的一些最新结果和建议》,《工程分析约束元素》,23(1999)·Zbl 0948.65132号
[32] 吉贾尼,M。;Gigante,A.,边界元法中多维柯西主值积分的通用算法,J Appl Mech,57(1990)·Zbl 0735.73084号
[33] Banerjee,P.K.,《工程中的边界元方法》(1994),欧洲:麦格劳-希尔图书公司
[34] Marin,L.,二维各向同性线弹性边界识别基本解的正则化方法,《国际固体结构杂志》,47(2010)·Zbl 1203.74056号
[35] Li,Z.-C。;李,M.-G。;蒋,J.Y。;Liu,Y.P.,使用双调和方程基本解的trefftz方法,计算应用数学杂志,235,15,4350-4367(2011)·Zbl 1222.65131号
[36] 卡拉乔吉斯,A。;Lesnic,D。;Marin,L.,《MFS应用于反问题的调查》,《反问题科学与工程》,19(2011)·Zbl 1220.65157号
[37] Chen,W.,奇异边界法:一种新颖、简单、无网格的边界配置数值方法,Chin J Solid Mech,30,6,592-599(2009)
[38] 唐,Z。;傅,Z。;郑,D。;Huang,J.,模拟峡谷地形对SH波散射的奇异边界法,Adv Appl Math Mech,10,912-924(2018)·Zbl 1488.65723号
[39] 傅,Z。;Chen,W。;温,P。;Zhang,C.,周期结构中波传播分析的奇异边界法,J Sound Vib,425170-188(2018)
[40] Chen,W。;张建勇。;Fu,Z.J.,修正Helmholtz方程的奇异边界法,Eng-Ana Bound Elem,44112-119(2014)·Zbl 1297.65174号
[41] Chen,W。;张建勇。;Fu,Z.-J.,修正亥姆霍兹方程的奇异边界法,Eng-Anal Bound Elem,44112-119(2014)·Zbl 1297.65174号
[42] Li,J.P。;Chen,W。;傅振杰。;Sun,L.L.,评估势和亥姆霍兹问题奇异边界法原始强度因子的显式经验公式,Eng Anal Bound Elem,73161-169(2016)·兹比尔1403.65204
[43] Li,J.P。;Chen,W。;傅志杰,奇异边界法收敛速度的数值研究,数学问题工程,2016,1-13(2016)·Zbl 1400.65061号
[44] 林,J。;Chen,W。;Chen,C.S.,用奇异边界法数值处理边界奇异性声学问题,J Sound Vib,333,14,3177-3188(2014)
[45] 瞿维珍。;Chen,W。;Gu,Y.,低频区三维亥姆霍兹方程的快速多极加速奇异边界法,计算数学应用,70,679-690(2015)·Zbl 1443.65411号
[46] Wang,F。;Chen,W。;张,C。;Lin,J.,无矩阵奇异边界法公式的时间相关扩散基本解的初始强度因子的分析评估,应用数学模型,49,647-662(2017)·Zbl 1480.65243号
[47] Chen,W。;Tanaka,M.,《无网格、无积分和仅边界RBF技术》,《计算数学应用》,43,379-391(2002)·Zbl 0999.65142号
[48] Young,D.L。;Chen,K.H。;Lee,C.W.,求解任意区域潜在问题的新型无网格方法,计算物理杂志,209(2005)·Zbl 1073.65139号
[49] Šarler,B.,《用修正的基本解方法解决潜在流动问题:单层和双层基本解的公式》,《工程分析约束元素》,33,12,1374-1382(2009)·Zbl 1244.76084号
[50] Liu,Y.J.,一种新的分布式源边界无网格方法,Eng-Anal Bound Elem,34(2010)·Zbl 1244.65189号
[51] 顾毅。;Chen,W。;Zhang,C.Z.,解决平面应变弹性静力问题的奇异边界法,国际固体结构杂志,48(2011)
[52] 顾毅。;Chen,W。;He,X.Q.,三维一般各向异性介质稳态热传导的奇异边界法,国际J热质传递(2012)
[53] 顾毅。;Chen,W.,奇异边界法新公式的无限域势问题,应用数学模型,371638-1651(2013)·Zbl 1349.65686号
[55] Tian,W.Y。;周,H。;Deng,W.H.,解空间分数阶扩散方程的一类二阶差分逼近,《数学计算》,84,1703-1727(2015)·兹比尔1318.65058
[56] 王,Z.B。;Vong,S.W.,修正反常分数次扩散方程和分数次扩散波方程的紧凑差分格式,J Comput Phys,277,1-15(2014)·Zbl 1349.65348号
[57] Ramachandran,P.A。;Balakrishnan,K.,《径向基函数作为近似特殊解:最新进展综述》,《Eng-Ana-Bound Elem》,24575-582(2000)·Zbl 0966.65085号
[58] Chen,C.S。;风扇,C.M。;Wen,P.H.,求解变系数椭圆问题的近似特解方法,国际J计算方法,8,3,545-559(2011)·Zbl 1245.65172号
[59] Ghehsareh,H.R。;Raei,M。;Zaghian,A.,用局部弱形式无网格方法对具有非线性源项的修正异常扩散过程进行数值模拟,Eng-Anal Bound Elem,98,64-76(2019)·Zbl 1404.65169号
[60] 阿巴斯扎德,M。;Mohebbi,A.,带非线性源项的二维修正反常分数次扩散方程的四阶紧致解,计算数学应用,66,8,1345-1359(2013)·Zbl 1350.65083号
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