Study of the initial boundary value problem for a two-dimensional convection-diffusion equation with a fractional time derivative in the sense of Caputo-Fabrizio

Journal of Mathematics Mechanics and Computer Science, 2021

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.26577/jmmcs.2021.v110.i2.10
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

In this paper, we study an initial boundary value problem for a differential equation with a fractional order derivative in time in the Caputo-Fabrizio sense. This equation is of great practical importance in modeling the processes of fluid motion in porous media and anomalous dispersion. The uniqueness and continuous dependence of the solution of the problem on the input data in differential form is proved. A computationally efficient implicit difference scheme with weights isproposed. A priori estimates are obtained for the solution of the problem under the assumption that the solution exists in the class of sufficiently smooth functions. The uniqueness of the solution and the stability of the difference scheme with respect to the initial data and the right-hand side of the equation follows from the obtained estimates. The convergence of the difference problem solution to the differential problem solution with the second order in time and space variablesis proved. The results of computational experiments confirming the reliability of the theoretical analysis are presented. Key words: Fractional differential equation, fractional derivative in the sense of Caputo-Fabrizio, finite difference method, energy inequality method, stability, convergence, a priori estimate.