An efficient finite difference scheme for fractional partial differential equation arising in electromagnetic waves model

سال انتشار: 1402
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 138

فایل این مقاله در 16 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_IJNAA-14-10_016

تاریخ نمایه سازی: 14 آبان 1402

چکیده مقاله:

We present an unconditionally stable finite difference scheme (FDS) for the fractional partial differential equation (PDE) arising in the electromagnetic waves, which contains both initial and Dirichlet boundary conditions. The Riemann-Liouville fractional derivatives in time are discretized by a finite difference scheme of order \mathcal{O}\left( \Delta t^{۳-\alpha}\right) and \mathcal{O}\left( \Delta t^{۳-\beta}\right), ۱<\beta < \alpha < ۲ and the Laplacian operator is discretized by central difference approximation. The proposed stable FDS schemes transform the fractional PDE into a tridiagonal system. Theoretically, uniqueness, unconditionally stability, error bound, and convergence of FDS are investigated. Moreover, the accuracy of the order of convergence \mathcal{O}\left( \Delta t^{۳-\alpha}+ \Delta t^{۳-\beta}+\Delta x^۲ \right) of the scheme is investigated. Finally, numerical results are reported to illustrate our optimal error bound, order of convergence, and efficiency of proposed schemes.

نویسندگان

Vijay Patel

School of Advanced Sciences and Languages, VIT Bhopal University, Bhopal, India

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • B. Beumer, M. Kovcs and M.M. Meerschaert, Numerical solutions for ...
  • L. Chen, R.H. Nochetto, E. Otsarola and A.J. Salgado, Multilevel ...
  • W. Deng, Finite element method for the space and time ...
  • N. Engheta, Fractional curl operator in electromagnetics, Microw. Opt. Technol. ...
  • J.F. Kelly, R.J. McGough and M.M. Meerschaert, Analytical time-domain Green’s ...
  • S. Kumar, S. Kumar and S. Sumit, A posteriori error ...
  • S. Kumar, S. Kumar and Sumit, High-order convergent methods for ...
  • K. Kumar, R.K. Pandey, S. Sharma and Y. Xu, Numerical ...
  • K. Kumar, R.K. Pandey and F. Sultana, Numerical schemes with ...
  • S. Kumar, S. Sumit and J.V. Aguiar, A high order ...
  • S. Kumar, S. Sumit and J.V. Aguiar, A parameter-uniform grid ...
  • X. Li and C. Xu, The existence and uniqueness of ...
  • C. Li and F. Zeng, Numerical Methods for Fractional Calculus, ...
  • F.R. Lin, S.W. Yang and X.Q. Jin, Preconditioned iterative methods ...
  • F. Liu, V. Anh and I. Turner, Numerical solution of ...
  • نمایش کامل مراجع