一个逆源识别问题在一段时间内讨论了分数阶扩散方程。未知的热源应该是空间的依赖。基于格林函数的使用,开发一个有效的数值算法来恢复这两个未知点光源的强度和位置最终测量。数值结果表明,该方法是有效和准确的。
让<我nl我ne- - - - - -formula>
从过去的几十年里,分数微积分抓住大的关注不仅数学家和工程师,而且许多科学家从各个领域(例如,见
如果非齐次初始条件,也就是说,<我nl我ne- - - - - -formula>
对于大多数经典偏微分方程,源函数的识别和重建的最终数据或部分边界数据是一个反问题与许多应用程序(例如,
论文的大纲如下。节
在本文中,我们处理源函数的特例<我nl我ne- - - - - -formula>
让我们先假设点光源的位置<我nl我ne- - - - - -formula>
因此,我们假设点光源的位置<我nl我ne- - - - - -formula>
在本节中,我们讨论了基于格林函数的识别方法。格林函数<我nl我ne- - - - - -formula>
利用格林函数,然后,我们可以编写解决方案(
接下来,假设的位置<我nl我ne- - - - - -formula>
的估计位置<我nl我ne- - - - - -formula>
在本节中,给出了一些数值例子来验证方法的有效性
考虑下面的热传导问题无限域<我nl我ne- - - - - -formula>
在该测试中,我们认为,源函数(
例子
| 确切的 |
|
11 | 1 | 21 | −5 | −7 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
(0.5,1) | (0.5,5) | (0.5,10) | (0.5,15) | (0.5,25) | |
|
|
|
11.6978 | ||||
|
|
(0.5196,0.9876) | |||||
|
|
|
11.7866 | ||||
|
|
(0.5226,0.9925) | |||||
|
|
|
11.4531 | ||||
|
|
(0.5136,0.9929) | |||||
|
|
|
11.6968 | ||||
|
|
(0.5213,0.9977) | |||||
|
|
|
11.9726 | ||||
|
|
(0.5274,0.9951) | |||||
|
|
|
11.5229 | ||||
|
|
(0.5163,0.9975) |
例子
| 确切的 |
|
5 | 7 | 2 | 5 | 7 |
|---|---|---|---|---|---|---|
|
|
(0.3,1) | (0.6,5) | (0.5,10) | (0.7,15) | (0.2,25) | |
|
|
|
4.9670 | ||||
|
|
(0.3016,1.0113) | |||||
|
|
|
4.9553 | ||||
|
|
(0.3009,1.0117) | |||||
|
|
|
4.9891 | ||||
|
|
(0.3041,1.0112) | |||||
|
|
|
4.9690 | ||||
|
|
(0.3020,1.0114) | |||||
|
|
|
4.9678 | ||||
|
|
(0.3022,1.0115) | |||||
|
|
|
4.9803 | ||||
|
|
(0.3030,1.0103) |
在这个例子中,我们考虑下面的逆平方域的识别问题<我nl我ne- - - - - -formula>
首先,我们看到了该算法对参数的鲁棒性<我nl我ne- - - - - -formula>
例子
|
|
|
|||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.0909 | 0.1818 | 0.2727 | 0.3636 | 0.4545 | 0.5455 | 0.6364 | 0.7273 | 0.8182 | 0.9091 | |
| 0.01 | ||||||||||
| 0.001 | ||||||||||
例子
|
|
|
||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0.0909 | 0.1818 | 0.2727 | 0.3636 | 0.4545 | |
| 0.01 | |||||
|
|
|||||
| 0.001 | |||||
例子
|
|
|
||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0.5455 | 0.6364 | 0.7273 | 0.8182 | 0.9091 | |
| 0.01 | |||||
|
|
|||||
| 0.001 | |||||
其次,我们也考虑最后一次的效果<我nl我ne- - - - - -formula>
例子
| 确切的 |
|
1 | 3 | 5 |
|---|---|---|---|---|
|
|
(0.3,0.3) | (0.5,0.7) | (0.7,0.3) | |
|
|
|
1.0108 | ||
|
|
(0.2886,0.2917) | |||
|
|
|
1.0039 | ||
|
|
(0.3265,0.3068) | |||
|
|
|
0.8916 | ||
|
|
(0.2959,0.2993) | |||
|
|
|
0.8560 | ||
|
|
(0.2805,0.3130) |
最后,使用前面的点光源,我们图的精确和近似位置在图源点
近似为<我nl我ne- - - - - -formula>
基于格林函数的使用,我们在本文中提出一种有效的数值方法来恢复点光源的强度和位置在一段时间内部分扩散过程。一些数值结果表明,该算法提供了一个准确、可靠的方案。
这项工作是支持的基础研究基金为中央大学(SWJTU11BR078 ZYGX2011J104)和中国NSF(没有。11226040)。