数学物理学报2025,Vol.45Issue(1) :153-164.

基于再生核和有限差分法求解变系数时间分数阶对流扩散方程

Combining RKM with FDM for Time Fractional Convection-Diffusion Equations with Variable Coefficients

吕学琴 何松岩 王世宇
数学物理学报2025,Vol.45Issue(1) :153-164.

基于再生核和有限差分法求解变系数时间分数阶对流扩散方程

Combining RKM with FDM for Time Fractional Convection-Diffusion Equations with Variable Coefficients

吕学琴 1何松岩 2王世宇3
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作者信息

  • 1. 天津中德应用技术大学基础课部 天津 300350;哈尔滨师范大学数学科学学院 哈尔滨 150025
  • 2. 东北师范大学数学与统计学院 长春 130024
  • 3. 哈尔滨师范大学数学科学学院 哈尔滨 150025;北京市第一○一中学昌平实验学校 北京 102206
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摘要

针对变系数的时间分数阶对流-扩散方程,首先,使用有限差分法,得到了该方程的半离散格式.之后再利用再生核方法,得到了方程的精确解u(x,tn),将精确解u(x,tn)取m项截断,可得到近似解um(x,tn).通过证明,得到该方法是稳定的.最后,通过三个数值例子,并与其他文献中的方法在同等条件下进行了比较,证明该算法有效.

Abstract

In this paper,we will study the time fractional convection-diffusion equation with variable coefficients.First,we use the finite difference method.The time variable is discretized,and the semi-discrete scheme of the equation is obtained.The exact solution u(x,tn)of the equation is obtained by using the theory of reproducing kernel method.Then the exact solution u(x,tn)is truncated by m term to obtain the approximate solution um(x,tn).By proving,we know that the method is stable.Moreover,u(i)m(x,tn)converge uniformly to u(i)(x,tn)(i=0,1,2).Finally,we give several numerical examples and compare them with the methods in other literatures,which show that our algorithm is effective.

关键词

Caputo分数阶导数/再生核方法/变系数时间分数阶对流扩散方程/有限差分方法

Key words

Caputo fractional derivative/reproducing kernel method/variable coefficient time frac-tional convection-diffusion equation/finite difference method

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出版年

2025
数学物理学报
中国科学院武汉物理与数学研究所

数学物理学报

CSCD北大核心
影响因子:0.266
ISSN:1003-3998
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