Error estimates of the numerical method for the filtration problem with Caputo-Fabrizio fractional derivatives

Journal of Mathematics Mechanics and Computer Science, 2022

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.26577/jmmcs.2022.v114.i2.010
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This paper investigates a model of fluid flow in a fractured porous medium under the assumption of a uniform distribution of fractures throughout the volume. This model is based on the use of a fractional differential analogue of Darcy's law, as well as on the assumption that the properties of rock and fluid depend on pressure and its fractional derivative. Unlike previous studies, this study uses a fractional derivative in the Caputo-Fabrizio sense with a non-singular kernel. In this paper, we propose a numerical method for solving this initial boundary value problem and theoretically investigate the order of its convergence. The formulation of a fully discrete scheme is based on application of the finite difference approximation for integer and fractional timederivatives, and the Galerkin method in the spatial variable. A second-order formula is used to approximate both integer derivative and the fractional derivative in the sense of Caputo-Fabrizio. A priori estimates are obtained for both semi-discrete and fully discrete schemes, which imply their second-order convergence in time and space variables. A number of computational experiments were carried out on the example of a model problem to validate the accuracy of the scheme. The results of the numerical tests fully confirm the outcome of the theoretical analysis.