变时间分数阶扩散方程的非一致时间网格有限差分方法

本文在非一致时间网格上,使用有限差分方法求解变时间分数阶扩散方程?α(x,t)u(x,t)/tα(x,t)-2u(x,t)/x2=f(x,t),0α(x,t)q≤1,证明了该方法在最大范数下的稳定性与收敛性,收敛阶为C(Δt2-q+h2).数值实例验证了理论分析的结果.     

时间分数阶扩散方程的一个新的高阶有限差分/谱逼近

研究时间分数阶扩散方程,结合时间方向的有限差分格式和空间方向的Legendre Collocation谱方法,构造了一个高阶稳定数值格式.数值算例表明该格式是无条件稳定和长时间稳定的,其收敛阶为O(△t3-α+N-m),其中△t,N和m分别是时间步长,空间多项式阶数以及精确解的正则度.     

求解时间分布阶扩散方程的两个高阶有限差分格式

基于复化Simpson公式和复化两点Gauss-Legendre公式,构造了两个求解时间分布阶扩散方程的高阶有限差分格式.不同于以往文献中提出的时间一阶或二阶格式,这两种格式在时间方向都具有三阶精度,而在分布阶和空间方向可达到四阶精度.数值结果表明,两种算法都是稳定且收敛的,从而是有效的.两种格式的收敛速率也通过数值实验进行了验证,并且通过和文献中的算法对比可以得出其更为高效,     

时间延迟扩散-波动分数阶微分方程有限差分方法

本文提出求解时间延迟扩散-波动分数阶微分方程有限差分方法,方程中对时间的一阶导函数用α阶(0<α<1) Caputo分数阶导数代替.文章中利用Lubich线性多步法对分数阶微分进行差分离散,且文章利用分段区间证明该方法是稳定的,且利用数值实验加以验证.     

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.     

时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法

分数阶反应-扩散方程有深刻的物理和工程背景,其数值方法的研究具有重要的科学意义和应用价值.文中提出时间分数阶反应-扩散方程混合差分格式的并行计算方法,构造了一类交替分段显-隐格式(alternative segment explicit-implicit,ASE-I)和交替分段隐-显格式(alternative segment implicit-explicit,ASI-E),这类并行差分格式是基于Saul'yev非对称格式与古典显式差分格式和古典隐式差分格式的有效组合.理论分析格式解的存在唯一性,无条件稳定性和收敛性.数值试验验证了理论分析,表明ASE-I格式和ASI-E格式具有理想的计算精度和明显的并行计算性质,证实了这类并行差分方法求解时间分数阶反应-扩散方程是有效的.     

对流扩散方程的四阶紧凑迎风差分格式

§1.引言 流动和传热传质的基本方程均是对流扩散型的.对流扩散方程的高阶紧凑差分格式,作为提高计算可靠性和节省计算量的一条有效途径,已引起相当的重视.作为该领域的一大进展,新近由Dennis推出的对流扩散方程四阶紧凑格式,在二维情形下呈九点式且勿须引入中间变量,只涉及对流扩散量本身,能在较粗网格下获取较为准确的数值结果.从本质上说,该格式系指数型四阶紧凑格式的多项式型翻版.它与指数型紧凑格     

高阶非线性波动方程的有限差分方法

本文研究一类广泛的高阶非线性波动方程组初边值问题的有限差分格式，用离散泛函分析方法和先验估计的技巧得到了有限差分格式的收敛性。     

一类偏积分微分方程一阶差分全离散格式

本文给出了数值求解一类偏积分微分方程的一阶差分全离散格式。时间方向采用了一阶向后差分格式,空间方向采用二阶差分格式,给出了稳定性的证明,误差估计及收敛性的结果,并给出了数值例子。     

On finite difference methods for fourth-order fractional diffusion-wave and subdiffusion systems

In this paper, firstly, the finite difference method is explored for the fourth-order fractional diffusion-wave system. The method is proved to be uniquely solvable, stable and convergent in l_∞-norm by the energy method. Then we examine a subdiffusion system and present the numerical analysis using a different method. Numerical experiments are provided to demonstrate the accuracy and efficiency of the proposed schemes.     

Qualitative properties for a fourth-order rational difference equation

In this paper, we use a method different from the known literature to investigate the qualitative properties of the following fourth-order rational difference equation:

     

一类偏积分微分方程二阶差分全离散格式

本给出了数值求解一类偏积分微分方程的二阶全离散差分格式．采用了Crank-Nicolson格式；积分项的离散利用了Lubieh的二阶卷积积分公式；给出了稳定性的证明，误差估计及收敛性的结果．     

Global behavior for a fourth-order rational difference equation

In this paper, we use a method different from the known literature to investigate the global behavior of the following fourth-order rational difference equation:

     

Finite difference method for a combustion model

We study a projection and upwind finite difference scheme for a combustion model problem. Convergence to weak solutions is proved under the Courant-Friedrichs-Lewy condition. More assumptions are given on the ignition temperature; then convergence to strong detonation wave solutions or to weak detonation wave solutions is proved.

     

分数阶Burgers方程的有限元计算(英文)

建立了一维和二维分数阶Burgers方程的有限元格式.时间分数阶导数使用L1方法离散,空间方向使用有限元方法离散.通过选择合适的基函数,将离散后的方程转化成一个非线性代数方程组,并应用牛顿迭代方法求解.数值实验显示出了方法的有效性.     

On an inverse problem of reconstructing a subdiffusion process from nonlocal data

We consider a problem of modeling the thermal diffusion process in a closed metal wire wrapped around a thin sheet of insulation material. The layer of insulation is assumed to be slightly permeable. Therefore, the temperature value from one side affects the diffusion process on the other side. For this reason, the standard heat equation is modified, and a third term with an involution is added. Modeling of this process leads to the consideration of an inverse problem for a one‐dimensional fractional evolution equation with involution and with periodic boundary conditions with respect to a space variable. This equation interpolates heat equation. Such equations are also called nonlocal subdiffusion equations or nonlocal heat equations. The inverse problem consists in the restoration (simultaneously with the solution) of the unknown right‐hand side of the equation, which depends only on the spatial variable. The conditions for overdefinition are initial and final states. Existence and uniqueness results for the given problem are obtained via the method of separation of variables.     

Finite difference scheme for variational inequalities

In this paper, we show that a class of variational inequalities related with odd-order obstacle problems can be characterized by a system of differential equations, which are solved using the finite difference scheme. The variational inequality formulation is used to discuss the uniqueness and existence of the solution of the obstacle problems.