缓增分数阶Fokker-Planck方程数值方法研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hlwang72
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
很多时候,扩散粒子因其有限的生命或有界的物理空间,使得分数阶微积分和分数阶微分方程不足以描述扩散粒子的运动轨迹,为此,人们提出了缓增分数阶微积分,它作为分数阶微积分的推广,不但有分数阶微积分自身的性质,还能描述一些分数阶微积分所不能描述的现象,而缓增分数阶微分方程也能够弥补分数阶微积分方程存在的不足。因此,对缓增分数阶微分方程求解方法的研究也显得尤为重要。本文在分数阶Fokker-Planck方程的基础上导出了缓增分数阶Fokker-Planck方程,并对时间缓增分数阶Fokker-Planck方程和时间-空间缓增分数阶Fokker-Planck方程的数值解法进行了研究,研究内容如下:  (1)基于连续时间随机游走模型推导出时间缓增分数阶Fokker-Planck方程。介绍了连续时问随机游走模型和分数阶Fokker-Planck方程,并利用分数阶微分方程的物理背景和缓增分数阶微分的Laplace变换,建立了时间缓增分数阶Fokker-Planck方程。  (2)给出了求解时间缓增分数阶Fokker-Planck方程的数值格式。基于Lubichs算子,给出了缓增分数阶微分的缓增加权位移Lubich差分逼近算子,并用该算子逼近时间缓增分数阶Fokker-Planck方程的时间导数,用中心差分算子逼近时间缓增分数阶Fokker-Planck方程的空间导数,得到了求解时间缓增分数阶Fokker-Planck方程的两利等价的数值格式,其收敛阶为O(τ9+h2),q=1,2,3,4,5,并在理论上证明了q=1时数值格式的稳定性和收敛性。数值算例验证了该格式的稳定性和收敛阶,数值结果表明收敛阶与理论收敛阶一致,用数值格式模拟了在不同外力场下布朗粒子的概率密度函数分布。  (3)给出了求解时间.空间缓增分数阶Fokker-Planck方程的数值格式。对时间-空间缓增分数阶Fokker-Planck方程的时间导数用缓增加权位移Lubich差分算子逼近,空间导数中的一阶导数和Riesz分数阶导数分别用经典的中心差分算子和分数阶中心差分算子进行逼近,得到了收敛阶为O(τ9+h2),q=1,2,3,4,5的数值格式,理论上用离散的最大极值原理证明了q=1时在最大范数下的稳定性和收敛性。
其他文献
学位
本文研究了一般情形下的完全离散复合二项风险模型。我们利用该类模型的强马尔可夫性推导出了赔付时间间隔和赔付时刻盈余的有限维联合密度函数,并据此得到了可以进行数值计
学位
本文主要研究偶数阶非线性微分方程(公式略)的正解的存在性问题,并且给出了在00,q(t)是[0,∞)→(0,∞)的一个连续函数。                               
学位
本文根据前人提供的基本线索,通过深入发掘、利用原始文献,并结合已有的研究成果,深入探究四阶常微分方程基本解法和基本定理的形成过程,利用变分法,对一类具有Ambrosetti-Rabinow
学位
请下载后查看,本文暂不支持在线获取查看简介。 Please download to view, this article does not support online access to view profile.
期刊
聚类是数据挖掘的重要技术之一,用于发现数据中未知的分类。K-means算法是基于划分的聚类算法中的一个典型算法,K-means算法有操作简单、速度快、能处理大数据等优点,但是,该算法
针对某型飞机发动机造价高、无法进行实物拆装教学的特点,选择易于使用的Unity 3D软件来进行3D程序开发,结合HTC vive虚拟现实眼镜技术实现了某型飞机发动机的虚拟拆装操作,
[目的]了解光照强度在黄芩Scutellaria baicalensis Georgi种子萌发过程中的初生与次生代谢规律。[方法]光合色素、可溶性糖、苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟化酶和查尔酮
:爱因斯坦说过:“只有兴趣,才是最好的老师。”兴趣能使学生产生强烈的求知欲,培养丰富的想象力、敏锐的思维力和坚韧的意志力。在整个小学课程中,语文是最基础的课程,它具有工具性
确定性的逼近理论已经相当成熟.实际应用中,由于外部环境或条件的影响,数据点往往不确定.因此,研究针对随机型值点进行插值和拟合的问题,无论从理论上,还是从实际应用角度讲,
学位