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多项时间-两边空间分数阶对流-扩散方程的加权隐式数值解
引用本文:吴春,刘冬兵.多项时间-两边空间分数阶对流-扩散方程的加权隐式数值解[J].重庆师范大学学报(自然科学版),2023,40(4):95-106.
作者姓名:吴春  刘冬兵
作者单位:重庆师范大学 数学科学学院, 重庆 401331;;攀枝花学院 数学与计算机学院, 四川 攀枝花 617000
基金项目:重庆市自然科学基金面上项目(No.cstc2019jcyj-msxmX0390);攀枝花学院校级科研项目(No.202207);攀枝花学院院级科研项目(No.Y2021-03)
摘    要:考虑多项时间-两边空间分数阶对流-扩散方程的初边值问题,基于移位Grünwald-Letnikov公式,将方程中的空间分数阶导数采用加权平均有限差分法近似,得到一种加权隐式有限差分格式。利用能量估计,得到了该差分格式的稳定性。然后利用数学归纳法证明了在相同的条件下,所提出的差分格式是收敛的。最后通过数值例子说明了所提出的差分格式是可靠和有效的,并对方程的数值解和精确解进行了比较,验证了本文的理论结果。

关 键 词:分数阶对流-扩散方程  空间分数阶导数  加权隐式格式  收敛性  稳定性  有限差分法

A Weighted Implicit Difference Scheme for Multi-Term Time Fractional Advection-Diffusion Equation with Two-Sided Space Fractional Derivatives
WU Chun,LIU Dongbing,WU Chun.A Weighted Implicit Difference Scheme for Multi-Term Time Fractional Advection-Diffusion Equation with Two-Sided Space Fractional Derivatives[J].Journal of Chongqing Normal University:Natural Science Edition,2023,40(4):95-106.
Authors:WU Chun  LIU Dongbing  WU Chun
Abstract:A kind of multiple-time two-sided space fractional advection-diffusion equation is considered. Based on the shifted Grünwald-Letnikov formula, the spatial fractional order derivatives in the equations are approximated by the weighted average finite difference method, energy estimation is used, mathematical induction and numerical examples are used to illustrate the reliability and validity of the proposed difference format. A weighted implicit finite difference format, the stability of the difference format, and the convergence of the difference format are achieved. By comparing the numerical and exact solutions of the example equation, the theoretical results are verified.
Keywords:fractional advection diffusion equation  space fractional derivative  weighted implicit scheme  convergence  stability  finite difference method
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