پروپوزال روش عددی مرتبه بالا برای معادله گرمای کسری با شرایط مرزی دیریکله و نئومان

بیان مسأله اساسی تحقیق به طور كلی (شامل تشریح مسأله و معرفی آن، بیان جنبه‏های مجهول و مبهم، بیان متغیرهای مربوطه و منظور از تحقیق به صورت مستند) :

در سالهای اخیر، علاقه مندی قابل ملاحظه­ای به معادلات دیفرانسیل جزئی ایجاد شده که ناشی ازکاربردهای متعدد آن در حیطه­های فراوان علم و مهندسی است. پدیده­های مهم در علم فیزیک، سیکلواستاتیک، مکانیک سیالات و تئوری کنترل را می­توان با معادلات دیفرانسیل از مرتبه جزئی توصیف کرد.

چانگ [1]و همکاران به بحث در خصوص وجود و منحصر به فردی راه حلهای دوره ای و شبه دوره ای در مجموعه­ای از معادلات دیفرانسیل جزیی از طریق اپراتورهای کسری پرداخته اند]1[. کاربردهای مختلف حساب دیفرانسیل و انتگرال جزء به جزء، مثل تئوری کنترل،درمرجع یافت می شوند]2[. این کاربردها در علوم بین رشته ای بر ضرورت حساب دیفرانسیل انتگرال جزء به جزء دلالت دارد. سیلوا وگوسلین[2]، عبارات و اصطلاحات ساطع شده از معادلات انرژی دوبعدی را لحاظ کرده­اند]3[. اخیرا ایده­ای ظهور یافته که در آن معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزیی، زمانی و فضایی، از معادله­ی استاندارد دیفرانسیل با مشتقات جزیی بدست می­آیند که از طریق یک مشتق کسری، جایگزین یک مشتق زمانی و یا فضایی می­شود و می­تواند بطور دقیق­تری، مسایل فیزیکی غیر از معادله استاندارد دیفرانسیل با مشتقات جزیی منطبق با آن را توصیف کند. در نتیجه، توجه فراوانی به راه­حل­های معادلات انتشار کسری شده است. از نقطه نظر فیزیکی، این معادله­ی انتشار گرمای کسری از قانون کسری فیک[3] بدست می­اید که جایگزین قانون فیک می­شود، قانونی که توصیف­گر فرایندهای برگردان با حافظه­ی طولانی مدت است]4[.

در این پایان­نامه، ضمن مطالعه­ی ویژگیهای معادله انتشار گرمای کسری دوبعدی، روش عددی مرتبه بالا  برای حل معادله گرمای کسری با شرایط مرزی دیریکله و نئومان ارائه شده به بررسی تواناییهای روش ارائه شده و مقایسه آن با روشهای دیگر خواهیم پرداخت.

[1] Chang

[2] Silva and Gosselin                  

[3] Fick