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时间分数阶扩散波方程工具箱:用于求解时间分数阶扩散波方程的MATLAB数值方法

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简介:
时间分数阶扩散波方程工具箱是一个基于MATLAB开发的软件包,专门设计用于解决含有时间分数阶导数的扩散和波动问题。该工具箱提供了多种高效的数值算法来求解这类复杂的偏微分方程,为科学研究与工程应用中的相关领域提供强大支持。 该工具箱提供了一组函数,用于在一个空间维度中为均匀或非均匀材料以及均匀或非均匀边界条件的时间分数阶扩散波方程的数值解。这些功能通过 TFODWE_test 脚本进行测试。详细信息可以在相关文档中找到。

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  • MATLAB
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    时间分数阶扩散波方程工具箱是一个基于MATLAB开发的软件包,专门设计用于解决含有时间分数阶导数的扩散和波动问题。该工具箱提供了多种高效的数值算法来求解这类复杂的偏微分方程,为科学研究与工程应用中的相关领域提供强大支持。 该工具箱提供了一组函数,用于在一个空间维度中为均匀或非均匀材料以及均匀或非均匀边界条件的时间分数阶扩散波方程的数值解。这些功能通过 TFODWE_test 脚本进行测试。详细信息可以在相关文档中找到。
  • 隐式差对流近似
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    本文提出了一种新颖的隐式差分方案来求解时间分数阶对流扩散方程,为复杂物理现象建模提供了高效准确的方法。 本段落提出了一种时间分数阶对流扩散方程的隐式差分近似方法。通过将一阶时间导数替换为分数阶导数,我们设计了一个计算效率高的隐式差分格式,并证明了该格式的有效性。
  • MATLAB代码:二维化与-MATLAB项目
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    本MATLAB项目旨在通过有限差分法离散化并数值求解二维扩散方程,适用于科学研究及工程应用中的热传导、物质扩散等问题。 这是使用有限体积法(FVM)求解二维扩散方程的MATLAB代码。使用的插值方案是迎风方案,在完成计算后可以利用轮廓功能进行后处理。
  • Caputo型对流-MATLAB实现
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    本文介绍了针对Caputo型对流扩散方程开发的一种高阶数值求解方法,并通过MATLAB进行实现与验证。该研究为复杂介质中的物质传输建模提供了有效的计算工具。 该函数是对流扩散方程的高阶数值格式。如果想使用这个程序,请参考以下三篇论文: 1. CP Li, RF Wu, HF Ding. Caputo 导数与 Caputo 型对流扩散方程 (I) 的高阶近似,应用和工业数学通信,2014 年,6(2),e-536:1-32。 2. JX Cao,CP Li,YQ Chen。Caputo 导数与 Caputo 型对流扩散方程的高阶近似 (II) ,分数阶微积分与应用分析,2015 年,18(3),735-761。 3. HF Li, JX Cao, CP Li。Caputo 导数和 Caputo 型对流扩散方程 (III) 的高阶近似。已提交。
  • Caputo型反应-隐式差(2007年)
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    本文提出了一种求解Caputo型分数阶反应-扩散方程的隐式差分方法,并分析了该方法的稳定性和收敛性,为相关领域提供了有效的数值计算手段。 分数阶微分方程在许多应用科学领域比整数阶微分方程更能准确地模拟自然现象。本段落研究了分数阶反应扩散方程,将一阶时间偏导数替换为Caputo分数阶导数,并提出了一个隐式差分格式。通过能量方法证明了此差分格式的稳定性和收敛性。最后,利用数值例子展示了该差分格式的有效性。
  • MATLABMATLAB
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    本工具箱为分数阶系统提供全面的MATLAB解决方案,涵盖建模、分析及仿真。同时介绍并实现高效数值积分算法,推动工程与科学计算发展。 分数阶FOTF/FOSS等工具箱用于分数阶建模与控制仿真的应用。
  • 高斯Matlab代码-Diffusive-Representation: 利表示MATLAB
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    本项目提供了一套基于Diffusive Representation方法利用Matlab实现求解分数阶微分方程的高斯求积代码,适用于科学研究和工程应用。 高斯求积代码MATLAB扩散表示与扩散表示法相关的MATLAB代码如下: “Main.m”:用于设置路径和配置图的文件(为方便起见提供,使用是可选的)。 FractionalDifferentialEquation.m:此MATLAB代码利用离散扩散表示法来解决分数阶微分方程。它与以下出版物相关联: F. Monteghetti, D. Matignon, E. Piot,“采用高斯正交和应用中的分数阶及相应的扩散算子的时间域离散化”(2018年修订)。 fun:文件夹内包含FractionalDifferentialEquation.m中使用的函数。 所有由Florian Monteghetti制作的上述文件均在MIT许可下发布。根据此许可,任何人可以自由使用、复制、修改、合并、发行和/或销售软件副本,并允许获得该软件的人进行相同的操作,但须满足以下条件:以上版权声明及本许可证声明必须包含在所有副本中。 请注意,该软件按“原样”提供,在任何明示或暗示的担保下均不保证其质量,包括但不限于适销性和特定用途适用性。
  • Crank-Nicolson及效率ADI二维对流
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    本文探讨了利用Crank-Nicolson格式和高效的时间分隔ADI(交替方向隐式)算法来解决二维对流扩散方程的问题,旨在提高计算精度与效率。 为了开发求解二维非线性对流扩散方程的有效数值方案,文中探讨了Crank-Nicholson方法与ADI(交替方向隐式)法在处理时间变化的非线性系统中的应用。这些算法在每个时间步上都达到了二阶精度,并结合迭代技术来解决非线性的挑战。通过选取两个测试案例进行分析,研究结果表明所提出的方案具有良好的效率和准确性,这从L2、L∞范数的研究中得到了验证。数值实验显示,交替方向隐式格式对于求解二维非线性对流扩散方程来说是高效且可靠的工具。这种方法可以广泛应用于工程学及物理学中的各类非线性问题的解决当中。
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    本文介绍了在MATLAB环境下利用离散差分法数值求解偏微分方程的方法和技术,包括常用差分格式和实现步骤。 在使用MATLAB求解偏微分方程时,可以将偏微分方程转换为常微分方程并通过调用ode函数来解决,也可以采用离散差分法结合迎风格式进行迭代求解以获得数值解。这两种方法各有优缺点,在选择合适的方法时需要根据具体问题的需求和特性来进行判断。
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    本文介绍了一种利用BDF方法求解分数阶微分方程的技术。通过详细探讨该算法的应用和实现方式,展示了其在数值分析领域的有效性和精确性。 这是一段使用BDF法求解分数阶微分方程的Matlab代码,可以正常运行。