四阶变系数分数阶次扩散方程的高阶差分格式
【摘要】:本文主要研究了一类含四阶空间导数的变系数时间分数阶次扩散方程在两类不同边界条件下的数值算法.主要内容有以下两部分.在第一部分中,分别利用L2-1σ和FL2-1σ公式离散Caputo时间分数阶导数,得到了方程在第一类Dirichlet边界条件下的两种具有二阶时间精度的差分格式.借助离散能量法和数学归纳法对所提出差分格式的可解性、无条件稳定性以及收敛性进行了严格证明.数值算例结果与理论分析保持一致,且FL2-1σ格式能显著提高计算效率.在第二部分中,建立了方程在第二类Dirichlet边界条件下的两种差分格式.同样利用能量法和数学归纳法对差分格式进行了分析,给出的数值结果表明两种差分格式均具有二阶时间收敛性.与L2-1σ格式相比,FL2-1σ格式的计算速度更快.
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