×

一种基于Caputo导数的边界元方法公式,用于求解异常扩散问题。 (英语) Zbl 1464.80021号

摘要:本文提出了一种求解反常扩散问题的边界元方法。通过保持问题的控制微分方程中出现的分数阶时间导数,并采用加权残值法,各向异性介质的稳态基本解起到加权函数的作用,我们得到了该公式的边界积分方程。该公式的主要特点是存在一个区域积分,其中分数时间导数是其被积函数的一部分,并且将此分数时间导数作为卡普托导数进行计算。对一些示例的分析表明,即使时间导数的阶数很小,也能得到准确的结果,因此,数值结果总是与相应的解析解进行比较。

MSC公司:

80米15 边界元法在热力学和传热问题中的应用
65立方米 含偏微分方程初值和初边值问题的边界元方法

软件:

毫升;FODE公司
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部 链接

参考文献:

[1] 孙,H。;Zhang,Y。;巴利亚努,D。;Chen,W。;Chen,Y.,《分数阶微积分在科学和工程中的现实应用新集合》,《Commun非线性科学数值模拟》,64,213-231(2018)·Zbl 1509.26005号
[2] Miller,K.S。;Ross,B.,《分数阶微积分和分数阶微分方程导论》(1993),Wiley-Interscience·Zbl 0789.26002号
[3] Ortigueira,M.D.,科学家和工程师分数微积分,电气工程讲稿,84(2011),斯普林格·Zbl 1251.26005号
[4] Gorenflo,R。;Mainardi,F.,《分数阶微积分:分数阶积分和微分方程》,《连续介质力学中的分形和分数阶微算》(1997),Springer·Zbl 1438.26010号
[5] Carrer,J.A.M。;Seaid,M。;Trevelyan,J。;Solheid,B.S.S.,《应用边界元法求解反常扩散问题》,Eng-Ana边界元,109129-142(2019)·兹比尔1464.65107
[6] 尤斯特,S.B。;Acedo,L.,分数扩散方程的显式有限差分方法和新的von Neumann型稳定性分析,SIAM J Numer Anal,421862-1874(2005)·Zbl 1119.65379号
[7] Katsikadelis,J.T.,偏分数阶微分方程数值解的边界元法,计算数学应用,62891-901(2011)·Zbl 1228.74103号
[8] Dehghan,M。;Safarpoor,M.,线性和非线性二维时间分数阶偏微分方程的双互易边界元方法,数学方法应用科学,39,3979-3995(2016)·Zbl 1347.65182号
[9] Meerschaert,M.M。;Tadjeran,C.,分数阶对流扩散流动方程的有限差分近似,计算应用数学杂志,172,65-77(2004)·Zbl 1126.76346号
[10] Langlands,T.A.M。;Henry,B.I.,分数阶扩散方程隐式解方法的准确性和稳定性,计算物理杂志,25719-735(2005)·Zbl 1072.65123号
[11] 塔杰兰,C。;Meerschaert,M.M.,二维分数扩散方程的二阶精确数值方法,《计算物理杂志》,220,813-823(2007)·Zbl 1113.65124号
[12] Murio,D.A.,时间分数阶扩散方程的隐式有限差分近似,计算数学应用,561138-1145(2008)·Zbl 1155.65372号
[13] 穆里略,J.Q。;Yuste,S.B.,《求解Caputo形式分数阶扩散和扩散波方程的显式差分方法》,《计算非线性动力学杂志》,6(2011),在线
[14] 李,C。;赵,Z。;Chen,Y.Q.,带次扩散和超扩散的非线性分数阶微分方程的数值逼近,计算数学应用,62855-875(2011)·Zbl 1228.65190号
[15] 切利克,C。;Duman,M.,带Riesz分数导数的分数阶扩散方程的Crank-Nicholson方法,《计算物理杂志》,2311743-1750(2012)·Zbl 1242.65157号
[16] 李伟(Li,W.)。;Li,C.,空间分数阶对流扩散方程的二阶显式差分格式,应用数学计算,257446-457(2015)·兹比尔1339.65129
[17] Sousa,E。;Li,C.,基于Riemann-Liouville导数的分数扩散方程的加权有限差分法,应用数值数学,90,22-37(2015)·兹比尔1326.65111
[18] Roop,J.P.,《有界区域分数阶对流-弥散方程有限元近似的计算方面》ℝ^2,《计算机应用数学杂志》,193,243-268(2006)·Zbl 1092.65122号
[19] Agrawal,O.P.,分数阶变分问题的通用有限元公式,《数学分析应用杂志》,337,1-12(2008)·Zbl 1123.65059号
[20] Deng,W.H.,空间和时间分数阶Fokker-Planck方程的有限元方法,SIAM J Numer Ana,47,204-226(2008)·Zbl 1416.65344号
[21] 黄,Q。;黄,G。;Zhan,H.,分数阶对流扩散方程的有限元解,Adv Water Res,311578-1589(2008)
[22] 郑毅。;李,C。;Zhao,Z.,关于空间分数对流扩散方程有限元方法的注记,计算数学应用,591718-1726(2010)·Zbl 1189.65288号
[23] 安斯沃思,M。;Glusa,C.,分数Laplacian的自适应有限元方法方面:先验和后验误差估计、高效实现和多重网格求解器,计算方法应用机械工程,317,4-35(2017)·Zbl 1439.65142号
[24] 埃森,A。;尤卡尔,Y。;Yagmurlu,北。;Tasbozan,O.,解分数扩散和分数扩散波方程的Galerkin有限元方法,数学模型分析,18,260-273(2013)·Zbl 1266.65026号
[25] 库马尔,A。;Bhardwaj,A。;Kumar,B.V.R.,时间分数阶扩散波动方程的无网格局部配置方法,计算数学应用,781851-1861(2019)·Zbl 1442.65293号
[26] Shekari,Y。;Tayebi,A。;Heydary,M.H.,解二维变阶分数阶非线性扩散波方程的无网格方法,计算方法应用机械工程,350,154-168(2019)·Zbl 1441.65079号
[27] 扎法尔甘迪,F.S。;穆罕默德(M.Mohammadi)。;Babolian,E。;Javadi,S.,解分数扩散方程的径向基函数法,应用数学计算,34224-246(2019)·Zbl 1429.65252号
[28] 阿奎布,O.A。;Shawagfeh,N.,再生核算法在求解多孔介质中Dirichlet时间分数阶扩散-Gordon型方程中的应用,多孔介质杂志,22,411-434(2019)
[29] Arqub,O.A.,Dirichlet函数型分数阶系统解的数值算法与比较分析,Fundam Inf,166111-137(2019)·Zbl 1435.65182号
[30] Arqub,O.A.,剩余幂级数法在一维空间时间分数阶薛定谔方程解中的应用,Fundam Inf,166,87-110(2019)·Zbl 1417.65184号
[31] Brebbia,C.A。;Telles,J.C.F。;Wrobel,L.C.,《边界元技术:工程理论与应用》(1984),施普林格出版社·Zbl 0556.73086号
[32] 齐恩基维茨,O.C。;Morgan,K.,《有限元与近似》(1983),John Wiley&Sons,Inc.:纽约John Willey&Sons公司·Zbl 0582.65068号
[33] Carrer,J.A.M。;Cunha,C.法律公告。;Mansur,W.J.,《用于求解非各向同性材料二维扩散-平流问题的边界元方法》,巴西社会机械科学工程杂志,39,4533-4545(2017)
[34] J.R.伯杰。;Karageorghis,A.,《层状材料热传导基本解的方法》,《国际数值方法工程杂志》,451681-1694(1999)·Zbl 0972.80014号
[35] Garrapa,R.,二参数和三参数Mittag-Lefler函数的数值计算,SIAM J Numer Ana,53,1350-1369(2015)·Zbl 1331.33043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。