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Splitting spectral element method for fractional reaction-diffusion equations

分数式反应扩散方程的分裂谱元法

基本信息

DOI:
10.1177/1748302620966705
发表时间:
2020-10
期刊:
Journal of Algorithms & Computational Technology
影响因子:
--
通讯作者:
Fangying Song
中科院分区:
其他
文献类型:
--
作者: Qi Li;Fangying Song研究方向: -- MeSH主题词: --
关键词: --
来源链接:pubmed详情页地址

文献摘要

In this paper, we propose a second-order operator splitting spectral element method for solving fractional reaction-diffusion equations. In order to achieve a fast second-order scheme in time, we decompose the original equation into linear and nonlinear sub-equations, and combine a quarter-time nonlinear solver and a half-time linear solver followed by final quarter-time nonlinear solver. The spatial discretization is eigen-decomposition based on spectral element method. Since this method gives a full diagonal representation of the fractional operator and gets an exponential convergence in space. We have an accurate and efficient approach for solving spacial fractional reaction-diffusion equations. Some numerical experiments are carried out to demonstrate the accuracy and efficiency of this method. Finally, we apply the proposed method to investigate the effect of the fractional order in the fractional reaction-diffusion equations.
在本文中,我们提出了一种用于求解分数阶反应 - 扩散方程的二阶算子分裂谱元方法。为了在时间上实现快速的二阶格式,我们将原始方程分解为线性和非线性子方程,并结合四分之一时间的非线性求解器、二分之一时间的线性求解器以及最后的四分之一时间的非线性求解器。空间离散化是基于谱元方法的特征分解。由于该方法给出了分数阶算子的完全对角表示,并在空间上获得指数收敛,所以我们有一种精确且高效的方法来求解空间分数阶反应 - 扩散方程。我们进行了一些数值实验以证明该方法的准确性和高效性。最后,我们应用所提出的方法来研究分数阶在分数阶反应 - 扩散方程中的影响。
参考文献(29)
被引文献(7)
An unconditionally stable hybrid numerical method for solving the Allen-Cahn equation
DOI:
10.1016/j.camwa.2010.06.041
发表时间:
2010-09
期刊:
Comput. Math. Appl.
影响因子:
0
作者:
Yibao Li;H. Lee;Darae Jeong;Junseok Kim
通讯作者:
Yibao Li;H. Lee;Darae Jeong;Junseok Kim
Convergence analysis of a class of massively parallel direction splitting algorithms for the Navier-Stokes equations in simple domains
DOI:
10.1090/s0025-5718-2012-02588-9
发表时间:
2011-01
期刊:
Math. Comput.
影响因子:
0
作者:
J. Guermond;P. Minev;A. Salgado
通讯作者:
J. Guermond;P. Minev;A. Salgado
Computing Fractional Laplacians on Complex-Geometry Domains: Algorithms and Simulations
计算复杂几何域上的分数拉普拉斯算子:算法和模拟
DOI:
10.1137/16m1078197
发表时间:
2017-07
期刊:
SIAM Journal on Scientific Computing
影响因子:
3.1
作者:
Song Fangying;Xu Chuanju;Karniadakis George E. M.
通讯作者:
Karniadakis George E. M.
On the Lambert W function
DOI:
10.1007/bf02124750
发表时间:
1996-01-01
期刊:
ADVANCES IN COMPUTATIONAL MATHEMATICS
影响因子:
1.7
作者:
Corless, RM;Gonnet, GH;Knuth, DE
通讯作者:
Knuth, DE
Fourier spectral methods for fractional-in-space reaction-diffusion equations
DOI:
10.1007/s10543-014-0484-2
发表时间:
2014-12-01
期刊:
BIT NUMERICAL MATHEMATICS
影响因子:
1.5
作者:
Bueno-Orovio, Alfonso;Kay, David;Burrage, Kevin
通讯作者:
Burrage, Kevin

数据更新时间:{{ references.updateTime }}

关联基金

分数阶湍流问题的机器学习建模及谱元实现
批准号:
11901100
批准年份:
2019
资助金额:
24.0
项目类别:
青年科学基金项目
Fangying Song
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