(3+1)维时空分数阶mKdV-ZK方程的精确解

借助一个分数阶子方程和修正的Riemann-Liouville分数阶导数,基于扩展的(G′/G)-展开法,介绍了求解分数阶微分方程精确解的一种新方法,并利用该方法求解了(3+1)维时空分数阶mKdV-ZK方程,获得了该方程用双曲函数和三角函数等表示的精确解.

(3+1)维时空分数阶mKdV-ZK方程的新精确解

(3+1)维时空分数阶mKdV-ZK方程精确解的构建重要而令人感兴趣.本文通过含三维空间、一维时间的分数阶复变换将分数阶mKdV-ZK方程转化为非线性常微分方程,再引入新的辅助微分方程解及其新展开形式,构建了mKdV-ZK方程的系列精确解.

(2+1)维时空分数阶Nizhnik-Novikov-Veslov方程组的精确单行波解

通过分数阶行波变换,在整合分数阶导数意义下,将(2+1)维时空分数阶Nizhnik-Novikov-Veslov方程组简化为一个常微分方程。利用三次多项式的完全判别法得到了该方程组的一些新的单行波解,这些解包括双曲函数解、三角函数解、Jacobi椭圆函数解和有理函数解。

(3+1)维时间分数阶KdV-Zakharov-Kuznetsov方程的分支分析及其行波解

首先,运用拟设方法和动力系统分支方法,获得了(3+1)维时间分数阶KdV-Zakharov-Kuznetsov方程的奇异孤子解、亮孤子解、拓扑孤子解、周期爆破波解、孤立波解等.再利用MAPLE软件画出了KdV-Zakharov-Kuznetsov方程在不同条件下的分支相图.最后,讨论了行波解之间的联系.

(3+1)维非线性分数阶Jimbo-Miwa方程的新精确解

本文首先利用复变换和整合分数阶导数方法将(3+1)维分数阶Jimbo-Miwa方程转化为常微分方程,再用扩展的(G′/G)-展开法和新的辅助方程求出了分数阶JM方程的新精确解.这些解包括双曲函数解、三角函数解和有理函数解.

改进的指数函数方法求时空分数阶混合(1+1)维KdV方程的新精确解

借助修正的Riemann-Liouvielle分数阶导数,采用了改进的指数函数展开法,得到了时空分数阶混合(1+1)维KdV方程的新精确解。先将时空分数阶混合(1+1)维KdV方程转化为整数阶方程;其次引入新的辅助常微分方程,得到方程在不同约束条件下的新精确解,最后对具有代表性的第一种情形下的新解进行了计算机仿真。

(4+1)-维时空分数阶Fokas方程的精确解

运用F/G-展开法讨论了(4+1)-维时空分数阶Fokas方程,获得了52组含参数的三角函数解,2组含参数的有理函数解和3组退化的解.利用Caputo导数的性质将分数阶导数转化为常规导数,进而将分数阶非线性偏微分方程转化为ODE,确保了该展开法的有效性.

(2+1)维非线性分数阶Zoomeron方程的新精确解

通过复变换将高维非线性分数阶偏微分方程转化为整数阶常微分方程,然后利用扩展的(G'/G)-展开法,构建(2+1)维非线性分数阶Zoomeron方程的新精确解,其中包括含参数的双曲函数解、三角函数解和有理数解.

广义(2+1)维分数阶长短波方程的整体解

运用一致先验估计和Galerkin方法证明了广义(2+1)维分数阶长短波方程整体解的存在性和唯一性.

空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组的新精确解

通过扩展的试探方程法去求解空间-时间分数阶(2+1)-维Maccari方程组{i D_(t)^(α)q+D_(ττ)^(2β)q+qr=0 D_(t)^(α)r+D_(ρ)^(η)r+D_(τ)^(β)(|q|^(2))=0的精确解,得到了5组新的精确解.这些解分为3类,即有理数解、双曲函数解、指数函数解,极大地丰富了解系,并且这些解在光纤学、量子力学、海洋学和光学等科学中也具有多种应用.

二维分数阶对流-弥散方程的数值解

对二维时间分数阶对流-弥散方程和二维空间分数阶对流-弥散方程分别建立了差分格式,实现了对其的数值求解。针对理想算例进行计算求解,分析了时间和空间分数阶阶数取不同值时的扩散变化规律,验证了各自所描述的时间相关性与空间相关性。同时与传统的二维整数阶对流-弥散方程的求解结果作了对比。当时间和空间分数阶阶数α与γ分别取整数时,二维时间分数阶对流-弥散方程和二维空间分数阶对流-弥散方程都与传统二维整数阶对流-弥散方程的计算结果相同,说明提出的对二维分数阶对流-弥散方程的数值求解方法是可行的。其结果对地下水溶质运移的进一步研究提供了有效的手段。

二维时间分数阶扩散方程的Hermite型矩形元的超收敛分析

基于经典的L1逼近,针对二维时间分数阶扩散方程给出Hermite型矩形元的全离散格式.首先,证明其逼近格式的无条件稳定性.其次,基于Hermite型矩形元的积分恒等式结果,建立插值与Ritz投影之间在H 1模意义下的超收敛估计.进而,通过利用插值与投影的关系及巧妙地处理分数阶导数,得到单独利用插值或Ritz投影所无法得到的超逼近及超收敛结果.最后,借助于插值后处理技术导出了整体超收敛结果.

时空欠采样线性调频信号参数及其二维到达角联合估计

针对宽频段(2-18GHz)内非平稳来波信号的参数估计和测向问题,提出一种时空欠采样线性调频信号参数与二维到达角联合估计方法。该方法首先用时域解线调方法估计调频斜率,然后在分数阶傅里叶变换(FRFT)域进行滤波,实现信号提取。利用参考阵元及其延时通道进行无模糊初始频率估计,通过构建FRFT波束空间阵列模型实现无模糊测向。数值仿真表明,该方法能够实现宽频段内多个线性调频信号的参数和二维到达角精确估计,在低信噪比下仍有较好的估计性能。

分数阶Kuramoto-Sivashinsky方程的精确行波解

利用具有两个变量的(G′/G,1/G)-函数展开法,并借助Mathematica科学计算软件,得到时-空分数阶非线性Kuramoto-Sivashinsky方程的双曲函数形式、三角函数形式和有理函数形式的精确行波解.结果表明,(G′/G,1/G)-函数展开法简单有效,并适用于求解其他分数阶非线性偏微分方程的精确行波解.

扩展的辅助函数法求一类非线性分数阶偏微分方程的精确解

为进一步扩大解的范围,丰富解的结构.文章在前人运用的辅助函数法的基础上做推广,将辅助函数满足的方程扩展到满足一般的Riccati方程上,并借助分数阶复变换和整合的分数阶导数的性质,将该方法运用到求解时间分数阶modified Benjamin-Bona-Mahony(简称mBBM)方程以及(3+1)维非线性分数阶Jimbo-Miwa方程,获得这2个方程的许多新精确行波解.

时空融合的DGM(1,N)模型在城市路网短时交通流预测中的应用

文章提出了一种新型的融合时空信息的分数阶滚动DGM(1,N)模型,新的预测模型充分考虑了城市路网中待测路段的交通流受多条相邻道路的历史信息的影响,采用分数阶累加生成算子对数据进行预处理极大程度上弱化原始序列的随机性和波动性,并采用粒子群算法(PSO)选取最优的累加阶数γ。此外,在有限数据的情况下对模型进行一个实时滚动预测保证模型能够充分利用新信息。来自OpenITS平台的中国长沙城市路网算例的计算结果表明,文章所提出的模型具有较高的预测精度,明显优于已有的一些预测模型。

适形分数阶导数下的2+1维KP方程的半域孤子解

为了研究适形分数阶导数定义下分数阶孤子方程的多孤子解,利用分数阶复变换法将分数阶孤子方程变换为整数阶孤子方程,然后用传统的双线性法求分数阶孤子方程的多孤子解。得到了分数阶Kadomtsev-Petviashvili(KP)方程的1-孤子解、2-孤子解的显式表达式以及任意n-孤子解的递推公式,比较了整数阶孤子和相应的分数阶孤子,讨论了2-孤子在传播过程中2个孤子的相互作用。通过对比发现,适形分数阶导数定义下的分数阶KP方程的孤子解与整数阶导数定义下的KP方程的孤子解在动力学行为上存在一些差异。

时空分数阶扩散方程的扩展混合有限元方法

文章主要讨论了带有双边Riemann-Liouville分数阶导数的分数阶扩散方程.通过引入未知函数的通量p=-K(θ_(0)I_(x)^(β)+(1-θ)_(x)I_(1)^(β))Du和导数q=Du作为中间变量,建立了相应的鞍点变分格式.基于鞍点格式构造了可同时高精度逼近未知函数,未知函数导数和分数阶通量的L^(1)全离散扩展混合有限元格式.在数值分析中,借助混合元投影算子的投影误差估计得到关于未知函数u的收敛阶为O(τ^(2-α)+hmin^({k+1,s-1+β/2})),关于函数导数与分数阶数值通量p的收敛阶为O(τ^(2-3α/2)+hmin^({k+1,s-1+β/2}))文中数值实验表明,所提出的L1全离散扩展混合有限元格式具有理想的数值逼近效果.