Study on the initial boundary value problem for a fractional differential equation with a fractional derivative of variable order

2024

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.26577/jmmcs2024-v123-i3-10
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

This article studies the convergence of a numerical method for solving an initial-boundary value problem of a fractional differential equation with a variable order of the fractional derivative. In the generalized fractional differential filtration equation with a transitional filtration law in heterogeneous porous media, it is assumed that the order of the fractional derivative depends on the spatial variable. The main attention is paid to the development and theoretical justification of a method that provides high accuracy and efficiency of calculations with a variable order of the fractional derivative. For the numerical solution, an approximation was developed that combines the finite difference method for the time derivative and the finite element method for the spatial variable. The fractional derivative of variable order in the sense of Caputo is approximated by a formula of second order in time. The convergence of the constructed method is proven with order O(τ2+hk+1) for the case α(x)ϵ(0,1). The results of computational experiments for various functions of the order of the fractional derivative are presented, confirming the reliability of the theoretical analysis. The conclusions drawn emphasize the importance and relevance of the further development of numerical methods for fractional differential equations of variable order in modern mathematics and applied sciences, including the modeling of complex processes.