两类时间分数阶偏微分方程的混合有限元方法

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:chenhui123zjch
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本文研究非线性时间分数阶耦合反应扩散系统和带有γ阶(1<γ<2)多项时间分数阶导数的对流扩散波动方程的一类新型混合有限元方法.相对传统的混合元方法,该混合方法具备以下几个优点:LBB条件自然成立;计算复杂度大大降低;在多维情况下利用(L2(Ω))2空间取代了复杂的H(diυ)空间.首先,研究一维非线性时间分数阶耦合反应扩散系统的新型混合有限元数值方法.通过混合元方法对空间方向进行数值逼近,对整数阶时间导数采用两步二阶向后Euler格式离散,我们对时间Caputo型分数阶导数采取L1-逼近进行离散,同时证明了时空全离散格式稳定性及Lz-模意义下全离散格式的先验误差估计.最后对一个非线性数值例子利用所研究的混合有限元数值算法进行求解,结果显示研究结果的正确性.其次,我们考虑多维情况下包含多项γ-阶时间Caputo型分数阶导数的对流扩散波动方程的新型混合元方法,时间角度采取Crank-Nicolson格式离散,空间角度利用新型混合元方法离散,则可以证明格式的稳定性,推导了中间变量的基于Lz-模意义下的先验误差估计和未知存量函数u的基于H1-模的先验误差估计结果.
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