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第40卷第6期
非线性时间分数次二项混合亚扩散波方程的双网格有限元逼近

陈燕平(Yanping Chen),顾启灵,李庆峰&黄云清

J.公司。数学。,40(2022年),第936-954页。

在线发布:2022-08

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  • 摘要

本文提出了一种基于有限元法的二维非线性时间分数阶二项混合亚扩散和扩散波方程的双网格方法。提出了一种求解非线性系统的双网格算法,该算法包括两个步骤:在粗网格上求解非线性有限元系统,然后在粗解的基础上通过牛顿迭代在细网格上求解线性化的有限元系统。分析了全离散数值逼近,其中空间导数的Galerkin有限元方法和时间Caputo导数的有限差分格式分别为(1,2)$和(0,1)$中的$\alpha{1}阶。对于双网格格式,给出了$L^{2}$-范数中的数值稳定性和最优误差估计$O(h^{r+1}+h^{2r+2}+tau^{3-\alpha,2-\alpha_{1}\}})$,其中$t、$$h$和$h$分别是时间步长、粗网格尺寸和细网格尺寸。最后,通过数值实验验证了我们的理论结果和所提算法的有效性。

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65N30、65M60、26A33

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本文提出了一种基于有限元法的二维非线性时间分数阶二项混合亚扩散和扩散波方程的双网格方法。提出了一种求解非线性系统的双网格算法,该算法包括两个步骤:在粗网格上求解非线性有限元系统,然后在粗解的基础上通过牛顿迭代在细网格上求解线性有限元系统。分析了全离散数值逼近,其中空间导数的Galerkin有限元方法和时间Caputo导数的有限差分格式分别为(1,2)$和(0,1)$中的$\alpha{1}阶。对于双网格格式,给出了$L^{2}$-范数中的数值稳定性和最优误差估计$O(h^{r+1}+h^{2r+2}+tau^{3-\alpha,2-\alpha_{1}\}})$,其中$t、$$h$和$h$分别是时间步长、粗网格尺寸和细网格尺寸。最后,通过数值实验验证了我们的理论结果和所提算法的有效性。

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本文提出了一种基于有限元法的二维非线性时间分数阶二项混合亚扩散和扩散波方程的双网格方法。提出了一种求解非线性系统的双网格算法,该算法包括两个步骤:在粗网格上求解非线性有限元系统,然后在粗解的基础上通过牛顿迭代在细网格上求解线性有限元系统。分析了全离散数值逼近,其中空间导数的Galerkin有限元方法和时间Caputo导数的有限差分格式分别为(1,2)$和(0,1)$中的$\alpha{1}阶。对于双网格格式,给出了$L^{2}$-范数中的数值稳定性和最优误差估计$O(h^{r+1}+h^{2r+2}+tau^{3-\alpha,2-\alpha_{1}\}})$,其中$t、$$h$和$h$分别是时间步长、粗网格尺寸和细网格尺寸。最后,通过数值实验验证了我们的理论结果和所提算法的有效性。

陈燕平、顾奇灵、李庆峰和黄云清。(2022). 非线性时间分数次二项混合亚扩散波方程的双网格有限元逼近。计算数学杂志40(6).936-954.doi:10.4208/jcm.2104-m2021-0332
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