STABILITY CONDITION OF FINITE DIFFERENCE SCHEMES FOR PARABOLIC AND HYPERBOLIC EQUATIONS: A COMPARISON WITH FINITE VOLUME METHODS FOR FRACTIONAL-ORDER DIFFUSION

Herald of Kazakh-British technical university, 2025

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.55452/1998-6688-2025-22-1-184-196
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

This paper compares the finite difference and finite volume methods for solving time-fractional diffusion equations. These methods are widely known for diffusion equations with integer order, but their effectiveness for time-fractional diffusion equations has not been sufficiently studied. The definition of the Grunwald-Letnikov fractional derivative is used to approximate the equation. An explicit difference scheme for the finite difference method is obtained and a stability condition for the fractional time order difference scheme is derived, which is also a generalisation for parabolic and hyperbolic type equations, which was previously unknown for schemes with a fractional time order. An explicit discrete form for solving subdiffusion equations in two-dimensional space with fractional time order by the finite volume method is presented. Numerical results show that the finite difference method demonstrates high accuracy, while the finite volume method is better suited for complex geometries. These findings provide insights for future developments in anomalous diffusion modeling.