变系数双侧空间回火分数阶对流-扩散方程的隐式中点法

针对带非线性源项的变系数双侧空间回火分数阶对流-扩散方程,采用隐式中点法离散一阶时间偏导数,中心差商公式离散对流项,用二阶回火加权移位差分算子逼近左、右Riemann-Liouville空间回火分数阶偏导数,构造了一类新的数值格式.证明了数值方法的稳定性和收敛性,且方法在时间和空间均为二阶收敛.数值试验验证了数值方法的理论分析结果.     

带非线性源项的Riesz回火分数阶扩散方程的预估校正方法

本文针对带非线性源项的Riesz回火分数阶扩散方程,利用预估校正方法离散时间偏导数,并用修正的二阶Lubich回火差分算子逼近Riesz空间回火的分数阶偏导数,构造出一类新的数值格式.给出了数值格式在一定条件下的稳定性与收敛性分析,且该格式的时间与空间收敛阶均为二阶.数值试验表明数值方法是有效的.     

空间-时间分数阶对流扩散方程的数值解法

本文考虑一个空间-时间分数阶对流扩散方程.这个方程是将一般的对流扩散方程中的时间一阶导数用α(0＜α＜1)阶导数代替,空间二阶导数用β(1＜β＜2)阶导数代替.本文提出了一个隐式差分格式,验证了这个格式是无条件稳定的,并证明了它的收敛性,其收敛阶为O(ι h).最后给出了数值例子.     

时间分数阶扩散方程的数值解法

分数阶微分方程在许多应用科学上比整数阶微分方程更能准确地模拟自然现象.考虑时间分数阶扩散方程,将一阶的时间导数用分数阶导数α(0<α<1)替换,给出了一种计算有效的隐式差分格式,并证明了这个隐式差分格式是无条件稳定和无条件收敛的,最后用数值例子说明差分格式是有效的.     

分数阶扩散方程的隐差分格式

根据移位的Grnwald方法,得到求解分数阶扩散方程的三类隐差分格式.利用分数阶von Neumann方法,证明了求解亚扩散方程的两类差分格式是无条件稳定的,而求解超扩散方程的差分格式是条件稳定的,同时也给出了相应差分格式的局部截断误差估计.最后,通过两个数值例子证实了所提出的差分格式的正确性和有效性.     

分数阶扩散方程的一个新的高阶数值格式

在时间和空间上基于有限差分法和利用待定系数法,构造了一维空间分数阶扩散方程的一个新的高阶数值格式.在理论上严格证明了此算法的稳定性和一系列的数值算例验证了理论分析的正确性,表明算法是逼近数值解的一个行之有效的方法.     

基于分数阶扩散方程的离散线性代数方程组迭代方法研究

本文构建一类双参数拟Toeplitz分裂（TQTS）迭代方法求解变系数非定常空间分数阶扩散方程.TQTS迭代法是基于QTS迭代法引入双参技术建立而成,通过选取适当的参数使迭代矩阵谱半径变得更小,从而有效提升收敛的速度.然后对TQTS迭代法进行收敛性分析,获得相应的收敛区域,并对迭代法中涉及的参数进行讨论,获得使迭代矩阵谱半径上界达到最小的最优参数的表达式.最后通过数值仿真实验验证TQTS迭代法的有效性,实验结果表明TQTS迭代法改进效果十分突出,在迭代时间和步数上均有明显的减小.     

带漂移的单侧正规化回火分数阶扩散方程的Crank-Nicolson拟紧格式

基于已有的针对单侧正规化回火分数阶扩散方程的三阶拟紧算法,将该算法的思想应用于带漂移的单侧正规化回火分数阶扩散方程的数值模拟,并结合Crank-Nicolson方法导出数值格式.证明了数值格式的稳定性与收敛性,且数值格式的时间收敛阶和空间收敛阶分别是二阶和三阶.通过数值试验验证了数值格式的有效性和理论结果.     

空间四阶的时间亚扩散方程的有限差分方法

提出了两个求解空间四阶的时间亚扩散方程的数值方法,其误差阶分别为O（τ＋h2）和O（τ2＋h2）.通过Fourier方法,发现两个差分格式均为无条件稳定的.最后,通过数值例子,验证了两个算法的有效性.     

分数阶波方程的数值解法

首先,把分数阶波方程转换成等价的积分-微分方程;然后,利用带权的分数阶矩形公式和紧差分算子分别对时间和空间方向进行离散.证明了当权重为1/2时,时间方向的收敛阶为α,其中α(1α2)为Caputo导数的阶数.利用Gronwall不等式,证明了数值格式的收敛性和稳定性.数值例子进一步表明了数值格式的有效性.     

非线性对流扩散方程的UNO-MMOCAA差分方法

本文把MMOCAA差分方法与UNO插值相结合，提出了求解对流占优扩散问题的UN0—MMOCAA差分方法，它避免了基于高次(≥2)Lagrange插值的MMOCAA差分方法在方程解的陡峭前沿附近产生的振荡．本文通过引入辅助插值算于等方法，给出了非线性UNO—MMOCAA差分格式的误差分析．数值例子表明新格式无振荡。     

IMPLICIT DIFFERENCE APPROXIMATION FOR A TIME FRACTIONAL ADVECTION-DISPERSION EQUATION

In this paper, a time fractional advection-dispersion equation is considered. From the relationship between the Caputo derivative and the Grunwald derivative, the Caputo derivative is approximated by using the Griinwald derivative. An implicit difference approximation for this equation is proposed. We prove that this approximation is unconditionally stable and convergent. Finally, numerical examples are given.     

A NEW DIRECT DISCONTINUOUS GALERKIN METHOD WITH SYMMETRIC STRUCTURE FOR NONLINEAR DIFFUSION EQUATIONS

In this paper we continue the study of discontinuous Galerkin finite element methods for nonlinear diffusion equations following the direct discontinuous Galerkin （DDG） meth- ods for diffusion problems [17] and the direct discontinuous Galerkin （DDG） methods for diffusion with interface corrections [18]. We introduce a numerical flux for the test func- tion, and obtain a new direct discontinuous Galerkin method with symmetric structure. Second order derivative jump terms are included in the numerical flux formula and explicit guidelines for choosing the numerical flux are given. The constructed scheme has a sym- metric property and an optimal L2 （L2） error estimate is obtained. Numerical examples are carried out to demonstrate the optimal （k ＋ 1）th order of accuracy for the method with pk polynomial approximations for both linear and nonlinear problems, under one-dimensional and two-dimensional settings.     

NUMERICAL SOLUTION OF THE SPACE FRACTIONAL DIFFERENTIAL EQUATION

In this paper, a space fractional differential equation is considered. The equation is obtained from the parabolic equation containing advection, diffusion and reaction terms by replacing the second order derivative in space by a fractional derivative in space of order. An implicit finite difference approximation for this equation is presented. The stability and convergence of the finite difference approximation are proved. A fractional-order method of lines is also presented. Finally, some numerical results are given.     

A NONLINEAR GALERKIN METHOD WITH VARIABLE MODES FOR KURAMOTO-SIVASHINSKY EQUATION

1.IntroductionThenonlinearGalerkinmethodwasintroducedbyMarionandTemaml4],whichisstemmedfromthetheoryofinertialmanifoldsanddynamicalsystemtheory.The'considerableincreaseinthecomputingpowerduringlastyearsmakesitpossibleforthemathematicianstosolvenumeri...     

求解对流扩散方程的ICT-MMOCAA差分解法

Combing the ideas of FCT^[1,2]with the MMOCAA^[3],the ICT-MMOCAA difference method,in which the transport is corrected by interpolation,is established for convection diffusion problem in the paper,The new method possesses the property of general FCT schemes and it is free from oscillation,with which the large gradient problem is solved by the MMOCAA difference method based on high-order(≥2)Lagrange interpolation^[3].Because the analysis in [3]is only suit for the scheme based on linear interpolation,the analysis method difered form [3] is used for obaining the error estimates of the new method.The numerical example is given in the paper.     

求解Riesz空间分数阶扩散方程的一种新的数值方法

本文利用Diethelm方法构造了一种逼近Riesz空间分数阶导数的O（△x^3-α）格式,其中1 < α < 2,△x是空间步长.进一步对一阶时间导数采用Crank-Nicolson方法离散,得到了求解Riesz空间分数阶扩散方程的一种新的有限差分格式,并用矩阵方法证明了稳定性和收敛性,其误差估计为O（△t²+△x^3-α）,其中△t为时间步长.最后,数值算例验证了差分格式的正确性和有效性.     

非线性对流扩散问题的交替方向差分流线扩散法

1引言Peaceman,Douglas等人于1955年提出了差分格式的交替方向法。随后,Douglas,Dupont于1972年又提出了有限元格式的交替方向法[1]。其基本思想是:对两个或三个空间变量的二阶抛物型和双曲型问题,将交替方向法与Galerkin方法相结合,通过算子分裂技术,把高维问题转化为一系列低维问题,交替地沿各空间变量的方向求解。[2]、[3]和[4]给出了对更一般扩散问题(带对流项的抛物方程)的数值求解和误差分析。