随机分数阶偏微分方程的理论分析与数值方法研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:X2000N
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
分数微积分在刻画反常扩散的幂律结构中起着关键作用,因此近年来分数阶(非局部)微分方程受到了人们的广泛关注并被成功地应用于各科学与工程领域.随着科学技术的发展,人们逐渐认识到随机扰动在物理系统中是不可避免的,有时甚至不可忽略,需要在确定性控制方程中加入相应的随机项,因而随机微分方程作为应用数学的一门新兴学科也已逐渐发展成为数学领域中一个不可或缺的分支.为了更好地刻画具有记忆和噪声扰动的反常扩散现象,随机分数阶微分方程出现了;与此同时,对于此类方程的理论和计算方法的研究也开始热门起来.然而分数阶算子的非局部性质和噪声的低正则性与不确定性给这类方程的研究造成了极大的困难,因此有关这类方程解的渐近行为和有效的数值方法的文献还很稀少.这就激励着我们进一步从理论上去探索此类方程的解的长时间行为,并从数值上去设计其有效的数值解法.本文总共分为六章来阐述.第一章概述了随机分数阶微分方程的发展过程,分析了随机分数阶微分方程目前的研究状况,并阐明了本文的主要内容、研究方法和主要创新点.第二章首先介绍了一些必要的预备知识.其次,利用-阶分数预解算子理论证明了本章中模型一的mild解的存在性,唯一性和连续依赖性.然后利用预解算子理论和Schauder不动点定理研究了模型二的mild解的全局存在性和其渐近行为.最后建立了本章中模型二在均方意义下的全局向前吸引集,这是对[28]中具有经典导数的随机发展无界时滞方程的拉回吸引子的有趣推广.第三章首先利用空间2中的基函数将我们研究的方程展成级数形式,根据分数阶常微分方程的已有结果得到随机时空分数阶波方程的解表示.其次,通过离散时空加性噪声,得到了正则化随机时空分数阶波动方程;进一步在空间方向用Galerkin有限元方法离散正则随机时空分数阶波动方程.最后建立了模型的误差估计.当∈(1,23]时,收敛阶为(Δ)max{12,-12-}+?2;当∈(23,2]时,收敛阶为Δ+?2,其中是时间分数导数的阶数,是空间分数Laplacian的阶数,Δ是时间步长,?是空间步长,可以是任何足够小的正常数.数值实验验证了正则化方程的模型误差和有限元逼近的收敛阶.第四章中,我们考虑具有非线性乘性噪声和分数噪声的时间分数阶随机时滞发展包含问题.利用随机积分项的非紧性测度的新结果和多值映射的一个不动点定理,我们得到了本章中模型一的mild解的全局存在性.这里,我们解决了计算随机积分项非紧性测度的难题.最后我们讨论了模型二的mild解的渐近行为.第五章我们主要处理的是含有乘性白噪声和乘性分数噪声的非线性随机积分项.这一章大体上和第二章的研究方法类似,通过定义和离散时空白噪声和分数噪声,引入了模型误差,同时得到了一个正则化非线性时间tempered分数阶随机波动方程;并建立了模型误差的收敛阶,其具有过渡点,为=23,也就是说,当∈(1,23]时,收敛阶为-21-,当∈(23,2]时,收敛阶为1,其中是时间分数导数的阶数,可以是任何足够小的正常数.最后对此正则非线性时间tempered分数阶随机波动方程,利用Galerkin有限元方法给出了其数值格式,并详细推导了误差估计.第六章是本文总结以及未来工作方向的展望.
其他文献
由于其独特的物理化学性质,金纳米颗粒在催化、能源、生物医学诊断和治疗等方面展现出巨大的应用前景。其中,金纳米颗粒的尺寸和形貌对其性质具有重要影响,进而影响其应用。
目的 了解云南省地方病防治所人力资源现状,分析存在的问题和原因,探寻合适的解决方案,为进一步合理配置和开发利用现有和新进人员,优化人员结构提供依据。方法 收集职工人事档案
坚持党的领导、党的建设在高校办学治学中的政治核心作用,是高校办学立校、立德树人的重要保障。高校院系党组织充分发挥政治核心作用要遵循的基本原则有:突出政治建设、提升
目的明确空勤人员血清尿酸水平与心血管疾病危险因素的关系,为空勤人员健康管理提供可靠依据。方法通过调查问卷、体格检查及实验室检查收集某疗养院238名空勤疗养人员健康体
目的分析探究在治疗2型糖尿病时应用甘精胰岛素联合二甲双胍方式所产生的临床效果。方法对于2015年6月至2016年9月我院收治的2型糖尿病患者进行信息收集,选取其中的100例患者
目的探讨手术室医院感染控制的难点及其措施。方法选取我院手术室的空气、物品、医护人员的手作为研究对象,分析了手术室医院感染控制的难点,并给予相应的措施,对比以上三个
大学的教学质量问题一直受到广泛关注,近年来从不同角度、不同方面开展了对课堂教学质量及任课教师的评价活动.开展教学评价是大学教学质量保障的重要环节,而作为受众的大学
目的:解决手术室医院感染控制的难点并探讨手术室医院感染控制对策,以提高医疗护理质量。方法:通过我院感染管理科在日常工作中发现的问题,如手术室环境、无菌物品的管理、手卫
拨开历史发展的层层烟雾,民歌这一音乐盛宴中的璀璨明珠一直绽放着耀眼的光芒。而陕北民歌凭借其辨识度高等优势在地方高校音乐教学中备受推崇,高校音乐教学工作属于一项系统
为更好地指导果蔬残留检测工作,利用气相色谱(附火焰光度检测器FPD)和三重四级杆串联质谱同时对油麦菜基质和苹果基质中的甲拌磷及其代谢物甲拌磷砜和甲拌磷亚砜进行检测。结果