刘新飞;刘,杨;李红(Li,Hong);方志超;王金凤 基于高阶时间近似的时间分数阶对流扩散方程有限元算法。 (英语) Zbl 1453.65412号 J.应用。分析。计算。 8,第1号,229-249(2018). 摘要:本文考虑并讨论了时间分数导数的高阶逼近有限元方法,以求解时间分数对流扩散方程的数值解。引入并证明了一些引理,进一步讨论并分析了稳定性和误差估计。可以导出收敛结果(O(h^{r+1}+tau^{3-\alpha}),这说明时间收敛速度高于由(L1)近似导出的(2-\alpha)阶。最后,为了验证我们的理论结果,提供了一些计算数据。 引用于三文件 MSC公司: 65N30型 含偏微分方程边值问题的有限元、Rayleigh-Ritz和Galerkin方法 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 第26页第33页 分数导数和积分 关键词:时间分数阶对流扩散方程;高阶近似;有限元法;误差估计 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{X.Liu}等人,J.Appl。分析。计算。8,第1号,229--249(2018;Zbl 1453.65412) 全文: 内政部 OA许可证 参考文献: [1] A.Atangana和A.Kilicman,平流-弥散方程时空分数导数的分析解,工程数学问题,2013年,2013年·Zbl 1299.35058号 [2] A.H.Bhrawy和D.Baleanu,谱Legendre-Gauss-Lobatto配置·Zbl 1292.65109号 [3] 陈海忠,王海忠,用扩展混合公式对保守分数阶扩散方程进行数值模拟,J.Compute。申请。数学。2016, 296, 480-498. ·Zbl 1342.65168号 [4] M.Cui,分数阶对流扩散方程的高阶紧致指数格式,J.Compute。申请。数学。,2014, 255, 404-416. ·Zbl 1291.65260号 [5] 陈明华,邓文华,二维双边空间分数阶对流扩散方程的二阶数值方法,应用。数学。型号。,2014年,38(13),3244-3259·Zbl 1427.65149号 [6] 杜永伟,刘永华,李洪华,方志川,何春华,非线性时间分数阶偏微分方程的局部间断Galerkin方法,J.Compute。物理。,2017, 334, 108-126. ·Zbl 1380.65258号 [7] V.J.Ervin和J.P.Roop,定常分数平流-扩散方程的变分公式,数字。方法偏微分方程,2006,22(3),558-576·Zbl 1095.65118号 [8] L.B.Feng,P.Zhuang,F.Liu,I.Turner和J.Li,Riesz空间分数阶对流扩散方程的高阶数值方法,计算。数学。应用。,2016年DOI:10.1016/j.camwa.2016.01.015。 [9] X.H.Gao,Y.Liu,H.Li和W.Gao,非线性修正时间分数阶扩散方程的有限元近似,J.Compute。复杂。应用。,2017, 3(1), 1-10. [10] G.H.Gao和H.W.Sun,时间分数阶平流扩散方程光滑解的三点组合紧致差分格式,J.Compute。物理。,2015, 298, 520-538. ·兹比尔1349.65294 [11] M.H.Heydari、M.R.Hooshmandasl和F.Mohammadi,用于求解时间分数电报方程的二维Legendre小波,Adv.Appl。数学。机械。,2014, 6(2), 247-260. ·Zbl 1308.65172号 [12] V.R.Hosseini、E.Shivanian和W.Chen,通过局部径向点插值近似对二维分数阶电报方程进行局部积分,《欧洲物理学》。J.Plus,2015,130,33。 [13] V.R.Hosseini、E.Shivanian和W.Chen,求解含阻尼时间分数阶扩散波方程的局部径向点插值(MLRPI)方法,J.Compute。物理。,2016, 312, 307-332. ·Zbl 1352.65348号 [14] H.Hejazi,T.Moroney和F.Liu,空间分数阶对流扩散方程有限体积法的稳定性和收敛性,J.Compute。申请。数学。,2014, 255, 684-697. ·Zbl 1291.65280号 [15] 姜永杰,马俊堂,时间分数阶偏微分方程的高阶有限元方法,计算机学报。申请。数学。,2011, 235(11), 3285- 3290. ·Zbl 1216.65130号 [16] B.Jin,R.Lazarov,Y.K.Liu和Z.Zhou,多项时间分数阶扩散方程的Galerkin有限元方法,J.Compute。物理。,2015, 281, 825-843. ·Zbl 1352.65350号 [17] 刘振国,程安杰,李晓乐,基于新分数阶导数的拟线性时间分数阶抛物方程的二阶有限差分格式,国际计算机学会。数学。,2016, 1-15. [18] Liu Y.,M.Zhang,H.Li和J.C.Li,分数次扩散方程的高阶局部间断Galerkin方法与WSGD逼近相结合,计算。数学。应用。,2017, 73(6), 1298-1314. ·Zbl 1412.65150号 [19] 刘彦,方志川,李海霞,何春霞,时间分数阶四阶偏微分方程的混合有限元方法,应用。数学。计算。,2014年,243703-717·Zbl 1336.65166号 [20] 刘彦,杜永伟,李洪华,何春生,高文华,非线性时间分数阶反应扩散问题的有限差分/有限元方法,计算。数学。应用。,2015, 70(4), 573-591. ·Zbl 1443.65209号 [21] Y.M.Lin和C.J.Xu,时间分数扩散方程的有限差分/谱近似,J.Comput。物理。,2007, 225, 1533-1552. ·Zbl 1126.65121号 [22] H.F.Li、J.X.Cao和C.P.Li,卡普托导数和卡普托型对流扩散方程的高阶近似(III),J.Compute。申请。数学。,2016, 299, 159-175. ·Zbl 1382.65251号 [23] 廖海良,赵永华,邓晓华,一种用于细分扩散方程的加权ADI格式,科学学报。计算。,2016, 69(3), 1144-1164. ·Zbl 1371.65082号 [24] F.Liu,P.Zhuang,I.Turner,K.Burrage和V.Anh,求解分数扩散方程的一种新的分数有限体积方法,Appl。数学。型号。,2014, 38(15), 3871-3878. ·Zbl 1429.65213号 [25] 刘永伟,杜永伟,李浩,王建峰,非线性时间分数阶拉索方程的双网格有限元逼近,非线性动力学。,2016, 85, 2535-2548. ·Zbl 1349.65429号 [26] 李嘉诚、黄永清和林永平,开发柱状色散介质中麦克斯韦方程的有限元方法,SIAM J.Sci。计算。,2011, 33, 3153-3174. ·Zbl 1238.65097号 [27] F.Liu,P.Zhuang,V.Anh,I.Turner和K.Burrage,时空分数阶平流扩散方程差分方法的稳定性和收敛性,应用。数学。计算。,2007, 191, 12-20. ·Zbl 1193.76093号 [28] C.P.Li、R.F.Wu和H.F.Ding,卡普托导数和卡普托型对流扩散方程的高阶近似,应用数学和工业数学中的通信,5362015。内政部:10.1685/journal.caim·Zbl 1329.65182号 [29] K.Mustapha和W.McLean,分数扩散和波动方程的间断Galerkin方法的超收敛性,SIAM J.Numer。分析。,2013, 51(1), 491-515. ·Zbl 1267.26005号 [30] M.M.Meerschaert和C.Tadjeran,分数阶平流-扩散流动方程的有限差分近似,J.Compute。申请。数学。,2004, 172(1), 65-77. ·Zbl 1126.76346号 [31] H.X.Rui和J.Huang,分数阶扩散方程的一致稳定显式可解有限差分方法,东亚应用数学杂志,2015,5(1),29-47·Zbl 1322.65089号 [32] E.Shivanian,通过移动最小二乘(MLS)近似分析时间分数二维扩散波方程,国际期刊应用。计算。数学。DOI:10.1007/s40819-016-0247-7·Zbl 1397.65193号 [33] E.Shivanian,用局部径向基函数插值法模拟二维分数时间对流-扩散-反应方程并进行误差分析,偏微分方程数值方法,2017,33(3),974-994·Zbl 1370.65041号 [34] S.Shen,F.Liu,V.Anh,I.Turner和J.Chen,变阶分数阶对流扩散方程的特征差分法,J.Appl。数学。计算。,2013年,42371-386·Zbl 1296.65114号 [35] L.J.Su,W.Q.Wang和H.Wang,瞬态分数阶对流扩散方程的特征差分方法,应用。数字。数学。,2011, 61, 946-960. ·Zbl 1225.65085号 [36] Z.B.Wang和S.W.Vong,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.Compute。物理。,2014, 277, 1-15. ·Zbl 1349.65348号 [37] J.F.Wang,M.Zhang,H.Li和Y.Liu,分数水波模型的有限差分/H1-Galerkin MFE程序,J.Appl。分析。计算。,2016年,6(2),409-428·Zbl 1463.65378号 [38] Y.M.Wang和T.Wang,二维分数次对流-次扩散方程的高阶紧致ADI方法的误差分析,Calcolo,2015。数字对象标识码:10.1007/s10092-015-0150-3。 [39] 王振峰,刘振清,李海丽,刘玉英,何春红,非线性时间分数阶对流扩散方程的二阶近似格式与H1-Galerkin MFE方法相结合,计算。数学。应用。,2017, 73(6), 1182-1196. ·Zbl 1412.65157号 [40] 王永杰,刘永杰,李海峰,王建峰,非线性分数阶Cable方程的有限元法与二阶时间离散格式相结合,《欧洲物理学》。J.Plus,2016年,第131、61页。DOI:10.1140/epjp/i2016-16061-3。 [41] 杨晓红,张海霞,徐德华,二维分数次扩散方程的正交样条配点法,J.Compute。物理。,2014, 256, 824-837. ·Zbl 1349.65529号 [42] 杨永平,陈永平,黄永清,魏华英,时间分数阶扩散波方程的谱配置法及其收敛性分析,计算机。数学。应用。,2017, 73(6), 1218-1232. DOI:10.1016/j.camwa.2016.08.017·Zbl 1412.65168号 [43] S.B.Yuste和J.Quintana-Murillo,分数阶扩散方程的非均匀时间步长有限差分方法,计算。物理学。社区。,2012, 183(12), 2594-2600. ·Zbl 1268.65120号 [44] 周瑜,《分数阶微分方程的基本理论》,《世界科学》,新加坡,2014年·Zbl 1336.34001号 [45] 张永宁,孙振中,廖海良,非均匀网格上时间分数阶扩散方程的有限差分方法,J.Compute。物理。,2014, 265, 195-210. ·Zbl 1349.65359号 [46] F.Zeng,C.Li,F.Liu和I.Turner,具有二阶精度的时间分数次扩散方程的数值算法,SIAM J.Sci。计算。,2015年,37(1),A55-A78·Zbl 1334.65162号 [47] M.Zheng,F.Liu,V.Anh和I.Turner,多项时间分数阶扩散方程的高阶谱方法,应用。数学。型号。,2016, 40(7), 4970-4985. ·兹比尔1459.65205 [48] H.Zhang,F.Liu,M.S.Phanikumar和M.M.Meerschaert,时变分数阶流动-流动对流-弥散模型的新数值方法,计算。数学。应用。,2013, 66, 693-701. ·Zbl 1350.65092号 [49] 郑义勇,李春平,赵志刚,关于空间分数阶对流扩散方程有限元方法的注记,计算。数学。应用。,2010, 59(5), 1718-1726. ·Zbl 1189.65288号 [50] 赵云,武文武,黄建军,刘永德,唐永德,二维空间分数阶平流扩散方程的有限元方法,应用。数学。计算。,2015, 257, 553-565. ·兹比尔1339.65185 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。