Un nuevo tipo de método de diferencia natural paralela para el modelo de difusión fraccional en el tiempo de varios términos
Autores: Yang, Xiaozhong; Wu, Lifei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Un nuevo tipo de método de diferencia natural paralela para el modelo de difusión fraccional en el tiempo de varios términos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Sujeto físico
Ingeniería
Técnica de segmento alternante
Modelo de difusión fraccional en el tiempo
Método de diferencia de naturaleza paralela
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El modelo de difusión fraccional en términos múltiples no solo es un tema físico importante, sino también un problema práctico comúnmente involucrado en la ingeniería. En este documento, aplicamos la técnica de segmento alternante para combinar los esquemas explícito e implícito clásicos, y proponemos un método de diferencia de naturaleza paralela alternante segmento explícito-implícito puro (PASE-I) y esquemas de diferencia de segmento alternante puro implícito-explícito (PASI-E) para ecuaciones de difusión de orden fraccional en el tiempo de términos múltiples. Se demuestra la existencia y unicidad de las soluciones, y también se proporciona un análisis de estabilidad y convergencia de los dos esquemas. Los análisis teóricos y los experimentos numéricos muestran que los esquemas PASE-I y PASI-E son incondicionalmente estables y cumplen con una precisión de segundo orden en la precisión espacial y en el orden en la precisión temporal. Cuando la precisión computacional es equivalente, el tiempo de CPU de los dos esquemas se reduce hasta en comparación con el método de diferencia implícito clásico. Indica que los métodos de diferencia paralela PASE-I y PASI-E son eficientes y factibles para resolver ecuaciones de difusión fraccional en términos múltiples en el tiempo.
Descripción
El modelo de difusión fraccional en términos múltiples no solo es un tema físico importante, sino también un problema práctico comúnmente involucrado en la ingeniería. En este documento, aplicamos la técnica de segmento alternante para combinar los esquemas explícito e implícito clásicos, y proponemos un método de diferencia de naturaleza paralela alternante segmento explícito-implícito puro (PASE-I) y esquemas de diferencia de segmento alternante puro implícito-explícito (PASI-E) para ecuaciones de difusión de orden fraccional en el tiempo de términos múltiples. Se demuestra la existencia y unicidad de las soluciones, y también se proporciona un análisis de estabilidad y convergencia de los dos esquemas. Los análisis teóricos y los experimentos numéricos muestran que los esquemas PASE-I y PASI-E son incondicionalmente estables y cumplen con una precisión de segundo orden en la precisión espacial y en el orden en la precisión temporal. Cuando la precisión computacional es equivalente, el tiempo de CPU de los dos esquemas se reduce hasta en comparación con el método de diferencia implícito clásico. Indica que los métodos de diferencia paralela PASE-I y PASI-E son eficientes y factibles para resolver ecuaciones de difusión fraccional en términos múltiples en el tiempo.