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非线性分数阶偏微分方程的最优变分渐近方法。 (英语) Zbl 1486.65216号

摘要:我们提出了求解时间分数阶非线性偏微分方程的最优变分渐近方法。在该方法中,在标准变分迭代法的修正泛函中引入了任意数量的辅助参数(\gamma_0,\gamma_1,\gamma_2,\ldots)和辅助函数(H_0(x),H_1(x。这些参数的最佳值是通过最小化平方残差获得的。为了验证该方法,我们将其应用于求解两类重要的非线性偏微分方程:(1)带非线性源项的分数阶对流扩散方程和(2)分数阶Swift-Hohenberg方程。只需要很少的迭代就可以获得第一和第二个问题的相当准确的解决方案。

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65米99 偏微分方程、初值和含时初边值问题的数值方法
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] Dehghan,M。;马纳菲安,J。;Saadatmandi,A.,使用同伦分析方法求解非线性分数阶偏微分方程,偏微分方程的数值方法,26,2,448-479(2010)·Zbl 1185.65187号 ·数字对象标识代码:10.1002/num.20460
[2] Yildirim,A.,用同位微扰方法求解分数阶非线性薛定谔方程的算法,国际非线性科学与数值模拟杂志,10,4,445-450(2009)·doi:10.1515/IJNSNS.2009.10.4.445
[3] 贾法里,H。;Daftardar-Gejji,V.,用Adomian分解求解线性和非线性分数阶扩散和波动方程,应用数学与计算,180,2,488-497(2006)·Zbl 1102.65135号 ·doi:10.1016/j.amc.2005.12.031
[4] Abbasbandy,S.,用He的变分迭代法对带有Riemann-Liouville分数阶导数的非线性方程的近似解,计算与应用数学杂志,207,1,53-58(2007)·兹比尔1120.65133 ·文件编号:10.1016/j.cam.2006.07.011
[5] Baranwal,V.K。;潘迪,R.K。;特里帕蒂,M.P。;Singh,O.P.,基于新迭代方法的时间分数阶非线性反应扩散方程的分析算法,《非线性科学与数值模拟中的通信》,17,10,3906-3921(2012)·Zbl 1248.35217号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2012.02.015
[6] He,J.H.,变分迭代法——一种非线性分析技术:一些例子,《非线性力学国际期刊》,34,4,699-708(1999)·Zbl 1342.34005号
[7] Adomian,G.,《应用数学中的分解方法综述》,《数学分析与应用杂志》,135,2,501-544(1988)·Zbl 0671.34053号 ·doi:10.1016/0022-247X(88)90170-9
[8] Momani,S.,求解含有非线性源项的分数阶对流扩散方程的算法,《非线性科学与数值模拟中的通信》,12,7,1283-1290(2007)·Zbl 1118.35301号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2005.12.007
[9] 公司,M。;Cherruault,Y.,《解决扩散-对流问题的新方法》,Kybernetes,31,3-4,536-549(2002)·Zbl 1015.65053号 ·doi:10.1108/03684920210422610
[10] 罗伯托,M。;Scalas,E。;Mainardi,F.,《高频金融数据中的等待时间和回报:实证研究》,《物理学A:统计力学及其应用》,314749-755(2002)·Zbl 1001.91033号
[11] Meerschaert,M.M。;本森,医学博士。;谢夫勒,H.-P。;Baeumer,B.,时空分数扩散方程的随机解,《物理评论》E,65,4,第1部分(2002)·Zbl 1244.60080号 ·doi:10.1103/PhysRevE.65.041103
[12] Zaslavsky,G.M.,《哈密尔顿混沌与分数动力学》(2005),英国牛津:牛津大学出版社,英国牛津·Zbl 1083.37002号
[13] Machado,J.T.,离散时间分数阶控制器,分数微积分与应用分析,4,1,47-66(2001)·Zbl 1111.93307号
[14] Lin,Y。;姜伟,分数阶对流扩散方程的近似解,计算机物理通信,181,3557-561(2010)·Zbl 1210.65168号 ·doi:10.1016/j.cpc.2009.11.004
[15] 舒默,R。;本森,医学博士。;Meerschaert,M.M。;Baeumer,B.,《多尺度分数阶对流扩散方程及其解》,《水资源研究》,39,1022-1032(2003)
[16] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《随机漫步末尾的餐厅:用分数动力学描述反常输运的最新进展》,《物理学杂志A:数学与一般》,37,31,R161-R208(2004)·兹比尔1075.82018 ·doi:10.1088/0305-4470/37/31/R01
[17] 梅茨勒,R。;Klafter,J.,《异常扩散的随机行走指南:分数动力学方法》,《物理报告》,339,1(2000)·Zbl 0984.82032号 ·doi:10.1016/S0370-1573(00)00070-3
[18] 潘迪,R.K。;辛格,O.P。;Baranwal,V.K.,时空分数对流扩散方程的分析算法,计算机物理通信,182,5,1134-1144(2011)·Zbl 1217.65196号 ·doi:10.1016/j.cpc.2011.015
[19] 潘迪,R.K。;辛格,O.P。;Baranwal,V.K.,《使用最优同伦渐近方法求解时空分数阶平流扩散方程的解析解》,《计算机物理通信》,183,10,2098-2106(2012)·Zbl 1296.76004号 ·doi:10.1016/j.cpc.2012.05.012
[20] 廖,S.,强非线性微分方程的最优仿射分析方法,非线性科学与数值模拟通信,2003年8月15日至2016年(2010)·Zbl 1222.65088号 ·doi:10.1016/j.cnsns.2009.09.002
[21] 斯威夫特,J.B。;Hohenberg,P.C.,对流不稳定性下的流体动力学波动,《物理评论》A,15,第319条(1977年)·doi:10.1103/PhysRevA.15.319
[22] Kockelkoren,J.等人。;风暴,C。;van Saarloos,W.,瑞利-Bénard对流前沿传播慢速度松弛的证据,《物理D:非线性现象》,174,1-4,168-175(2003)·Zbl 1076.76520号 ·doi:10.1016/S0167-2789(02)00689-9
[23] Hohenberg,P.C。;Swift,J.B.,Rayleigh-Benard对流开始时加性噪声的影响,《物理评论》A,46,4773-4785(1992)
[24] Lega,L。;Moloney,J.V。;Newell,A.C.,激光的Swift-Hohenberg方程,《物理评论快报》,73,第2978条(1994)·doi:10.1103/PhysRevLett.73.2978
[25] Peletier,洛杉矶。;Rottschäfer,V.,Swift-Hohenberg方程解的模式选择,《物理D:非线性现象》,194,1-2,95-126(2004)·Zbl 1052.35076号 ·doi:10.1016/j.physd.2004.01.043
[26] Zimmerman,W.,《Lifschitz点附近的传播前沿》,《物理评论快报》,66,第1546条(1991)·doi:10.1103/PhysRevLett.66.1546
[27] Caginalp,G.公司。;Fife,P.C.,高阶相场模型和详细各向异性,《物理评论B:凝聚物质》,34,7,4940-4943(1986)·doi:10.1103/PhysRevB.34.4940
[28] 加德纳,R.A。;Jones,C.K.R.,相位场模型中扰动扩散方程的行波,印第安纳大学数学杂志,39,4,1197-1222(1990)·Zbl 0799.35106号 ·doi:10.1512/iumj.1990.39.39054
[29] Caceres,M.O.,关于随机乘法Swift-Hohenberg方程:特征值问题,混沌、孤子和分形,643-50(1995)·Zbl 0905.60037号 ·doi:10.1016/0960-0779(95)80009-6
[30] 克里斯托夫,C.I。;Pontes,J.,严格执行Lyapunov泛函的Swift-Hohenberg方程的数值格式,数学与计算机建模,35,1-2,87-99(2002)·Zbl 1197.65120号 ·doi:10.1016/S0895-7177(01)00151-0
[31] Peletier,洛杉矶。;Rottschäfer,V.,Swift Hohenberg方程解的大时间行为,Comptes Rendus Mathematique,336,3225-230(2003)·Zbl 1031.35072号 ·doi:10.1016/S1631-073X(03)00021-9
[32] Day,S。;Y.Hiraoka。;Mischaikow,K。;Ogawa,T.,《全球动力学的严格数值:Swift-Hohenberg方程的研究》,SIAM应用动力系统杂志,4,1,1-31(2005)·Zbl 1058.35050号 ·数字对象标识代码:10.1137/040604479
[33] Callet等人。;Eckmann,J.P.,《扩展系统中的不稳定性和前沿》。扩展系统中的不稳定性和前沿,普林斯顿物理学系列(1990),美国新泽西州普林斯顿:普林斯顿大学出版社,美国新泽西州普林斯顿·Zbl 0732.35074号
[34] 克罗斯,M.C。;Hohenberg,P.C.,等式外的模式公式,《现代物理学评论》,65851-1112(1993)·Zbl 1371.37001号 ·doi:10.1103/RevModPhys.65.851
[35] Akyildiz,F.T。;Siginer,D.A。;Vajravelu,K。;van Gorder,R.A.,Swift-Hohenberg方程的分析和数值结果,应用数学与计算,216,1,221-226(2010)·Zbl 1252.65178号 ·doi:10.1016/j.amc.2010.01.041
[36] N.A.Khan。;Khan,联合国。;Jamil,M。;Siddqui,J.A.,带Cauchy-Dirichlet条件的Swift-Hohenberg方程的近似分析解,非线性科学快报A,285-92(2011)
[37] N.A.Khan。;Khan,联合国。;阿亚兹,M。;Mahmood,A.,求解时间分数阶Swift-Hohenberg(S-H)方程的分析方法,计算机与数学应用,61,8,2182-2185(2011)·Zbl 1219.65144号 ·doi:10.1016/j.camwa.2010.09.009
[38] 维沙尔,K。;库马尔,S。;Das,S.,同伦分析方法在分数阶Swift-Hohenberg方程中的应用——再访问,应用数学建模,36,8,3630-3637(2012)·Zbl 1252.65179号 ·doi:10.1016/j.apm.2011.10.001
[39] Podlubny,I.,《分数阶微分方程》(1999),美国纽约州纽约市:学术出版社,美国纽约市·兹比尔0918.34010
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