Study of a Numerical Method for Solving a Boundary Value Problem for a Differential Equation with a Fractional Time Derivative

Izvestiya of Altai State University, 2020

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.14258/izvasu(2020)4-10
Достоверность данных 70 средняя
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

Recently, there has been an increased interest in the problem of numerical implementation of multiphase filtration models due to its enormous economic importance in the oil industry, hydrology, and nuclear waste management. In contrast to the classical models of filtration, filtration models in highly porous fractured formations with the fractal geometry of wells are not fully understood. The solution to this problem reduces to solving a system of differential equations with fractional derivatives. In the paper, a finite-difference scheme is constructed for solving the initial-boundary value problem for the convection-diffusion equation with a fractional time derivative in the sense of Caputo-Fabrizio. A priori estimates are obtained for solving a difference problem under the assumption that there is a solution to the problem in the class of sufficiently smooth functions that prove the uniqueness of the solution and the stability of the difference scheme. The convergence of the solution of the difference problem to the solution of the original differential problem with the second order in time and space variables is shown. The results of computational experiments confirming the reliability of theoretical analysis are presented.