首页|时空分数阶扩散偏微分方程的谱方法

时空分数阶扩散偏微分方程的谱方法

扫码查看
扩散方程是物理学建模最基本的方程之一.研究时空分数阶扩散偏微分方程的谱方法数值求解,时间方向采用Ca-puto 分数阶导数的L1插值逼近格式,构造了原方程在时间方向上的半离散格式,证明了半离散格式解的存在唯一性和稳定性,并给出了误差分析方面结论的相关证明.在半离散格式的基础上,空间方向采用Legendre谱方法离散得到原方程的全离散格式,进一步证明了此全离散格式的解存在且唯一,而是无条件稳定的,并严格证明了数值解与精确解之间的误差方面的结论.
Spectral method for time-space fractional partial differential equation
The diffusion equation is one of the fundamental equations in physics.This paper investigates the numerical solution of spectral method for a time-space fractional diffusion equation.In the article,the temporal semi-discrete scheme is constructed using the LI interpolation approximation scheme of the Caputo fractional order.The existence of uniqueness and stability of the solution in this semi-discrete scheme is demonstrated,and the error analysis of the semi-discrete scheme is rigorously discussed.On the basis of this semi-discrete scheme,the fully discrete scheme is obtained by discretizing it in the spatial direction using the Legendre spec-tral method.It is further shown that the solution of this fully discrete scheme exists,is unique,and unconditionally stable.Conclu-sions on the error between the numerical and exact solutions is given and rigorously discussed in the article.

time-space fractional diffusion equationsspectral methodexistence and uniqueness of solutionsstabilityerror ansalysis

党明杰、蒋利华

展开 >

桂林电子科技大学数学与计算科学学院,广西桂林 541004

桂林电子科技大学南宁研究院,南宁 530003

时空分数阶扩散偏微分方程 谱方法 解的存在唯一性 稳定性 误差分析

广西自然科学基金

2021GXNSFAA220109

2024

桂林电子科技大学学报
桂林电子科技大学

桂林电子科技大学学报

影响因子:0.247
ISSN:1673-808X
年,卷(期):2024.44(1)